JPH04226591A - 新規フィード噴射システムを含む流動炭化水素転化及び分解装置並びに方法 - Google Patents
新規フィード噴射システムを含む流動炭化水素転化及び分解装置並びに方法Info
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- JPH04226591A JPH04226591A JP16314491A JP16314491A JPH04226591A JP H04226591 A JPH04226591 A JP H04226591A JP 16314491 A JP16314491 A JP 16314491A JP 16314491 A JP16314491 A JP 16314491A JP H04226591 A JPH04226591 A JP H04226591A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1809—Controlling processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G11/14—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
- C10G11/18—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
- C10G11/187—Controlling or regulating
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】本発明は流動炭化水素転化及び分解装置中
のフィードインジェクター微粒化を制御する装置及び方
法を指向する。詳しくは、転化及び分解帯域中へのフィ
ードの導入が、前記フィードインジェクターのそれぞれ
のスロート部を横切る予め選択されたΔP又は圧力降下
を与えることによりフィードの微粒化を最適化するため
に使用される多数のフィードインジェクターにより行な
われる。
のフィードインジェクター微粒化を制御する装置及び方
法を指向する。詳しくは、転化及び分解帯域中へのフィ
ードの導入が、前記フィードインジェクターのそれぞれ
のスロート部を横切る予め選択されたΔP又は圧力降下
を与えることによりフィードの微粒化を最適化するため
に使用される多数のフィードインジェクターにより行な
われる。
【0002】今回リアクター中へのフィードの微粒化が
、例えば可変スロートフィードインジェクターの使用に
より最適化できることが見いだされた。適当な制御装置
と連結して、炭化水素転化及び分解プロセス並びに全製
油所操作の制御及び最適化に追加自由度を得ることがで
きる。さらに、新種のフィードインジェクターにより、
予め選択された最適のフィード液体小滴大きさ及び(又
は)液滴大きさ、あるいは(又は)スプレー型を望むよ
うに維持することができる。
、例えば可変スロートフィードインジェクターの使用に
より最適化できることが見いだされた。適当な制御装置
と連結して、炭化水素転化及び分解プロセス並びに全製
油所操作の制御及び最適化に追加自由度を得ることがで
きる。さらに、新種のフィードインジェクターにより、
予め選択された最適のフィード液体小滴大きさ及び(又
は)液滴大きさ、あるいは(又は)スプレー型を望むよ
うに維持することができる。
【0003】本発明の方法及び装置は以下の詳細な説明
を図面とともに参照すると一層明らかに理解されよう。 本発明は炭化水素転化及び分解帯域中へ導入するフィー
ドの微粒化を最適化することによりリアクターを制御す
る方法を指向する。好ましい態様において、以下に詳細
に記載するように、それぞれ可変スロート部を含む多数
のフィードインジェクターがフィード微粒化の最適化に
使用される。
を図面とともに参照すると一層明らかに理解されよう。 本発明は炭化水素転化及び分解帯域中へ導入するフィー
ドの微粒化を最適化することによりリアクターを制御す
る方法を指向する。好ましい態様において、以下に詳細
に記載するように、それぞれ可変スロート部を含む多数
のフィードインジェクターがフィード微粒化の最適化に
使用される。
【0004】この記載において、フィードインジェクタ
ーからの流出液に関する「微粒化」という語は次の微粒
化特性:平均フィード小滴大きさ、小滴大きさ分布、及
びスプレー型、を包含することを意味する。スプレー型
はスプレー角及び形状例えば錐形、ファンなどを示す。 一般に、小さい平均小滴大きさ、狭い小滴大きさ分布、
及びよく分散したスプレー型により特徴づけられるフィ
ード微粒化度は少ないコークス及び少ないドライガスを
生じ、それにより液体収量を最大化する傾向がある。高
価値製品例えばナフサ及び軽質留分を最大にするため、
比較的微細な小滴へのフィードの微粒化を反応帯域中に
使用される固体粒子の大きさ及び分布に適合するように
選ぶことができる。一方、比較的大きい平均小滴大きさ
及び平均より有意に大きい小滴の部分を含む広い分布、
並びに十分分散しないスプレー型はコークス形成の有意
な増加を生ずることができる。選択される微粒化度はプ
ロセス目的による。例えばLPG及びナフサを最大化す
るために微細小滴大きさが理想的でないかもしれない。 小滴大きさ及び分布は収量目的の達成における主因子で
あると思われる。データは2つの異なるスプレー型が収
量に対し非常に異なる効果を有することができることを
示唆する。
ーからの流出液に関する「微粒化」という語は次の微粒
化特性:平均フィード小滴大きさ、小滴大きさ分布、及
びスプレー型、を包含することを意味する。スプレー型
はスプレー角及び形状例えば錐形、ファンなどを示す。 一般に、小さい平均小滴大きさ、狭い小滴大きさ分布、
及びよく分散したスプレー型により特徴づけられるフィ
ード微粒化度は少ないコークス及び少ないドライガスを
生じ、それにより液体収量を最大化する傾向がある。高
価値製品例えばナフサ及び軽質留分を最大にするため、
比較的微細な小滴へのフィードの微粒化を反応帯域中に
使用される固体粒子の大きさ及び分布に適合するように
選ぶことができる。一方、比較的大きい平均小滴大きさ
及び平均より有意に大きい小滴の部分を含む広い分布、
並びに十分分散しないスプレー型はコークス形成の有意
な増加を生ずることができる。選択される微粒化度はプ
ロセス目的による。例えばLPG及びナフサを最大化す
るために微細小滴大きさが理想的でないかもしれない。 小滴大きさ及び分布は収量目的の達成における主因子で
あると思われる。データは2つの異なるスプレー型が収
量に対し非常に異なる効果を有することができることを
示唆する。
【0005】油のみのフィードをリアクター中へ「加圧
微粒化」及び(又は)スプレーすることができる。しか
し、好ましい運転方式において、低分子量媒質が油フィ
ード中へ噴射される。適当な媒質には水素、水蒸気、窒
素、低分子量リアクターオフガス、及びC6 −炭化
水素類が含まれる。最も好ましくは水蒸気/油混合物が
リアクターに対するフィード流として使用される。好ま
しい態様において、この水蒸気/油混合物が可変スロー
トフィードインジェクターノズルに通される。水蒸気/
油の比は油フィードの型及び性質における変化に基いて
運転中に調整することができる。混合物中の水蒸気の量
は混合物の密度に影響を及ぼし、従って、微粒化に影響
を有する。本発明に適する一般商業的実施は軽質フィー
ド型に対し約0.50重量%水蒸気を、また重質の、よ
り粘性のフィード型に対し約3.0〜5.0重量%水蒸
気を使用することである。
微粒化」及び(又は)スプレーすることができる。しか
し、好ましい運転方式において、低分子量媒質が油フィ
ード中へ噴射される。適当な媒質には水素、水蒸気、窒
素、低分子量リアクターオフガス、及びC6 −炭化
水素類が含まれる。最も好ましくは水蒸気/油混合物が
リアクターに対するフィード流として使用される。好ま
しい態様において、この水蒸気/油混合物が可変スロー
トフィードインジェクターノズルに通される。水蒸気/
油の比は油フィードの型及び性質における変化に基いて
運転中に調整することができる。混合物中の水蒸気の量
は混合物の密度に影響を及ぼし、従って、微粒化に影響
を有する。本発明に適する一般商業的実施は軽質フィー
ド型に対し約0.50重量%水蒸気を、また重質の、よ
り粘性のフィード型に対し約3.0〜5.0重量%水蒸
気を使用することである。
【0006】扱うフィードの微粒化の状態の良好な指標
又は測定はフィードインジェクターのノズルを横切る圧
力降下ΔPである。あるいは、ノズル圧力降下に関連す
るパラメーターを微粒化の尺度として使用できる。例え
ば圧力降下は本発明の好ましいフィードインジェクター
中のノズル断面積に直接関連する。ノズル抵抗係数(実
施例中に規定される)は微粒化の良好な尺度である。ノ
ズル小滴大きさ、小滴大きさ分布及びスプレー型をノズ
ル抵抗係数又はΔPに関連させるデータは実施例中に詳
記されるように、実験的に得ることができる。
又は測定はフィードインジェクターのノズルを横切る圧
力降下ΔPである。あるいは、ノズル圧力降下に関連す
るパラメーターを微粒化の尺度として使用できる。例え
ば圧力降下は本発明の好ましいフィードインジェクター
中のノズル断面積に直接関連する。ノズル抵抗係数(実
施例中に規定される)は微粒化の良好な尺度である。ノ
ズル小滴大きさ、小滴大きさ分布及びスプレー型をノズ
ル抵抗係数又はΔPに関連させるデータは実施例中に詳
記されるように、実験的に得ることができる。
【0007】相関はまた個々の可変スロートフィードイ
ンジェクター設計の性能を評価する基礎として役立つこ
とができる。ノズル形状はスプレー型、液体小滴大きさ
及び小滴大きさ分布を与えることができ、従ってノズル
抵抗係数中に反映される。前記のように、所望の微粒化
度はプロセス又は運転目的によることができる。例えば
、転化及び分解帯域中へのフィードの微粒化は、多変数
制約制御あるいはLP制御又は非線形LP制御環境にお
ける生成物収量及び(又は)品質目的の変動を補償する
ために選択することができる。この例はナフサ製品液体
収量及び研究オクタン品質であろう。製品価値が市場で
変動するので、リアクター収量を調整して製油所運転に
おける流動炭化水素転化及び分解プロセスからの経済的
利益を最適化することができる。これはオンストリーム
ブレンドが行なわれる製油所で殊に重要である。
ンジェクター設計の性能を評価する基礎として役立つこ
とができる。ノズル形状はスプレー型、液体小滴大きさ
及び小滴大きさ分布を与えることができ、従ってノズル
抵抗係数中に反映される。前記のように、所望の微粒化
度はプロセス又は運転目的によることができる。例えば
、転化及び分解帯域中へのフィードの微粒化は、多変数
制約制御あるいはLP制御又は非線形LP制御環境にお
ける生成物収量及び(又は)品質目的の変動を補償する
ために選択することができる。この例はナフサ製品液体
収量及び研究オクタン品質であろう。製品価値が市場で
変動するので、リアクター収量を調整して製油所運転に
おける流動炭化水素転化及び分解プロセスからの経済的
利益を最適化することができる。これはオンストリーム
ブレンドが行なわれる製油所で殊に重要である。
【0008】微粒化度は実時間で変化する制御変数とし
て使用できる。例えば、収量及び温度の両方を微粒化度
の変更により変化させることができる。流動接触分解装
置(FCCU)における収量及び選択率の制御に対する
可変スロートフィードインジェクターの使用が米国特許
出願第485,701号(整理番号OP−3499)中
に記載され、それが参照される。FCCU中の炭素収支
の制御に対する可変スロートフィードインジェクターの
使用が米国特許出願第486,046号(整理番号OP
−3545)中に記載され、それが参照される。FCC
Uフィード速度の制御に対する可変スロートフィードイ
ンジェクターの使用が米国特許出願第486,035(
整理番号OP−3498)中に記載され、それが参照さ
れる。
て使用できる。例えば、収量及び温度の両方を微粒化度
の変更により変化させることができる。流動接触分解装
置(FCCU)における収量及び選択率の制御に対する
可変スロートフィードインジェクターの使用が米国特許
出願第485,701号(整理番号OP−3499)中
に記載され、それが参照される。FCCU中の炭素収支
の制御に対する可変スロートフィードインジェクターの
使用が米国特許出願第486,046号(整理番号OP
−3545)中に記載され、それが参照される。FCC
Uフィード速度の制御に対する可変スロートフィードイ
ンジェクターの使用が米国特許出願第486,035(
整理番号OP−3498)中に記載され、それが参照さ
れる。
【0009】ノズル流れ面積及び微粒化を調整して変動
する上流流量あるいは変動する上流の化学的又は物理的
性質を補償することができる。微粒化はまた標準装置装
備の補償、又は不十分な微粒化並びに不利な収量及び品
質移動を生ずることができるノズルコーキング/詰まり
の補償のために調整することができる。フィード微粒化
を制御する好ましい方法は、例えば圧力変換器又は制御
装置(PdRC)によるインジェクターノズル圧力降下
ΔPのモニタリング、及びそれに基づく信号を可変(可
動)スロートフィードインジェクターに関連するアクチ
ュエータに送ることによる。適当にはPdRCはターゲ
ットノズル圧力降下を保持する簡単な単一制御ループモ
ードで操作できる。あるいは、PdRCをより複雑な制
御構成に組合わせることができる。
する上流流量あるいは変動する上流の化学的又は物理的
性質を補償することができる。微粒化はまた標準装置装
備の補償、又は不十分な微粒化並びに不利な収量及び品
質移動を生ずることができるノズルコーキング/詰まり
の補償のために調整することができる。フィード微粒化
を制御する好ましい方法は、例えば圧力変換器又は制御
装置(PdRC)によるインジェクターノズル圧力降下
ΔPのモニタリング、及びそれに基づく信号を可変(可
動)スロートフィードインジェクターに関連するアクチ
ュエータに送ることによる。適当にはPdRCはターゲ
ットノズル圧力降下を保持する簡単な単一制御ループモ
ードで操作できる。あるいは、PdRCをより複雑な制
御構成に組合わせることができる。
【0010】簡単な単一制御ループモードにおいて、P
dRCターゲット圧力降下を設定して所望のフィード微
粒化を達成する。ユニットオペレータは「オープンルー
プ」制御モードで、種々のPdRC設定値がリアクター
プロセス収量及び品質に対して有する効果をモニターす
るであろう。PdRC設定値は、フィード微粒化(スプ
レー型、小滴大きさ及び小滴大きさ分布を含む)を最適
化するプラント応答傾向に基づいて選択されるであろう
。
dRCターゲット圧力降下を設定して所望のフィード微
粒化を達成する。ユニットオペレータは「オープンルー
プ」制御モードで、種々のPdRC設定値がリアクター
プロセス収量及び品質に対して有する効果をモニターす
るであろう。PdRC設定値は、フィード微粒化(スプ
レー型、小滴大きさ及び小滴大きさ分布を含む)を最適
化するプラント応答傾向に基づいて選択されるであろう
。
【0011】フィールド校正曲線は、ノズルΔPとノズ
ル流れ面積との間の関係を規定するため各可変(可動)
スロートフィードインジェクターに対し構成することが
できる。理想的には、同じ関係が各ノズルに対して決定
されるであろうが;しかし実際には装置特異的配管配置
が種々のノズル間に若干の小差異を生ずることができる
。フィールドデータに基づいて、可変(可動)スロート
ノズルの1つを基準検出ノズルとして選ぶことができる
。PdRCはこのノズルの圧力降下をモニターし、制御
運動信号をアプリケーションプログラムへ送る。各個々
の可変(可動)スロートフィードインジェクター及びP
dRC信号に対するフィールド校正データに基づいてア
プリケーションプログラムが信号を個々のアクチュエー
タ/ポジショナーへ送り、必要に応じてノズル流れ面積
を変化させる。不必要なアクチュエータハンチングを回
避するため、若干の不減帯対策を備えることができる。 また階層をアプリケーションプログラム中に与えて個々
のノズルを順次かつ特定配列パタンでストロークさせる
ことができる。2つの対向ノズルを一対としてストロー
クさせることができる。
ル流れ面積との間の関係を規定するため各可変(可動)
スロートフィードインジェクターに対し構成することが
できる。理想的には、同じ関係が各ノズルに対して決定
されるであろうが;しかし実際には装置特異的配管配置
が種々のノズル間に若干の小差異を生ずることができる
。フィールドデータに基づいて、可変(可動)スロート
ノズルの1つを基準検出ノズルとして選ぶことができる
。PdRCはこのノズルの圧力降下をモニターし、制御
運動信号をアプリケーションプログラムへ送る。各個々
の可変(可動)スロートフィードインジェクター及びP
dRC信号に対するフィールド校正データに基づいてア
プリケーションプログラムが信号を個々のアクチュエー
タ/ポジショナーへ送り、必要に応じてノズル流れ面積
を変化させる。不必要なアクチュエータハンチングを回
避するため、若干の不減帯対策を備えることができる。 また階層をアプリケーションプログラム中に与えて個々
のノズルを順次かつ特定配列パタンでストロークさせる
ことができる。2つの対向ノズルを一対としてストロー
クさせることができる。
【0012】流動炭化水素転化及び分解プロセスに対す
る可変スロートフィードインジェクターの適用は、例え
ば、1つ又はそれ以上のフィードインジェクターに対す
る全フィード流制御をフィードインジェクターノズルに
カスケードさせる新制御構成に備える。フィード回路中
に利用できる予備調節弁ΔP及びフィードポンプΔPが
フィードノズルインジェクターノズルへ移されてノズル
ΔPを最適化し、微粒化及び(又は)スプレー型を改良
する。
る可変スロートフィードインジェクターの適用は、例え
ば、1つ又はそれ以上のフィードインジェクターに対す
る全フィード流制御をフィードインジェクターノズルに
カスケードさせる新制御構成に備える。フィード回路中
に利用できる予備調節弁ΔP及びフィードポンプΔPが
フィードノズルインジェクターノズルへ移されてノズル
ΔPを最適化し、微粒化及び(又は)スプレー型を改良
する。
【0013】プロセス制御機構は、例えばリアクター容
器及び(又は)ライザーの周囲に均一に分布された1レ
ベル又は段階のフィードインジェクター、あるいは多レ
ベル(多段階)フィードインジェクターを含むことがで
きる。典型的なリアクター構成に対し、予熱された新フ
ィードと下流生成物精留塔からの分解したリサイクル原
料を含む全フィードが、典型的にはフィードインジェク
ターノズルの上流で混合される。この全フィード流は、
典型的にはフィード噴射水蒸気と結合されてフィードイ
ンジェクターノズルに送られる。
器及び(又は)ライザーの周囲に均一に分布された1レ
ベル又は段階のフィードインジェクター、あるいは多レ
ベル(多段階)フィードインジェクターを含むことがで
きる。典型的なリアクター構成に対し、予熱された新フ
ィードと下流生成物精留塔からの分解したリサイクル原
料を含む全フィードが、典型的にはフィードインジェク
ターノズルの上流で混合される。この全フィード流は、
典型的にはフィード噴射水蒸気と結合されてフィードイ
ンジェクターノズルに送られる。
【0014】リアクターに対するフィードの段階化され
及び(又は)分離された接触を行なうことは珍らしくな
い。例えば数レベルのフィードインジェクターを有する
フルードコーカーリアクターは分離フィード接触を行な
う可能性を有する。このプロセスを適用できる種々の態
様の例として、例えばリアクター容器及び(又は)ライ
ザーの垂直軸上にレベルNO. 1、2及び3を有する
特定のリアクターは次の処理選択を有することができる
:a.レベルNO. 1に対し全フィード(全フィード
は次のいずれか又はすべてを含むことができる:バージ
ンあるいは処理又は前処理した減圧残油、輸入減圧残油
、輸入常圧残油、リアクター生成物精留塔からのリサイ
クル流又は他の製油所プロセス装置からリサイクルされ
た流)。
及び(又は)分離された接触を行なうことは珍らしくな
い。例えば数レベルのフィードインジェクターを有する
フルードコーカーリアクターは分離フィード接触を行な
う可能性を有する。このプロセスを適用できる種々の態
様の例として、例えばリアクター容器及び(又は)ライ
ザーの垂直軸上にレベルNO. 1、2及び3を有する
特定のリアクターは次の処理選択を有することができる
:a.レベルNO. 1に対し全フィード(全フィード
は次のいずれか又はすべてを含むことができる:バージ
ンあるいは処理又は前処理した減圧残油、輸入減圧残油
、輸入常圧残油、リアクター生成物精留塔からのリサイ
クル流又は他の製油所プロセス装置からリサイクルされ
た流)。
【0015】b.レベルNO. 1に対しバージンある
いは処理又は前処理した減圧残油(VR)、及びレベル
NO. 2に対しリアクター生成物リサイクル流。 c.レベルNO. 2に対して全フィード(低リアクタ
ー滞留時間モード)。 d.レベルNO. 1に対しバージンあるいは処理又は
前処理した減圧残油(VR)、レベルNO. 2に対し
HKCO(重質コーカーサイクル油)リサイクル、及び
レベルNO. 3に対する塔底生成物リサイクル。
いは処理又は前処理した減圧残油(VR)、及びレベル
NO. 2に対しリアクター生成物リサイクル流。 c.レベルNO. 2に対して全フィード(低リアクタ
ー滞留時間モード)。 d.レベルNO. 1に対しバージンあるいは処理又は
前処理した減圧残油(VR)、レベルNO. 2に対し
HKCO(重質コーカーサイクル油)リサイクル、及び
レベルNO. 3に対する塔底生成物リサイクル。
【0016】e.レベルNO. 2に対しバージンある
いは処理又は前処理した減圧残油(VR)、及びレベル
NO. 3に対しリアクター生成物リサイクル流。 f.レベルNO. 1に対しバージンあるいは処理又は
前処理した減圧残油(VR)及びリアクターリサイクル
流、並びにレベルNO. 2に対し輸入(残油)フィー
ド。
いは処理又は前処理した減圧残油(VR)、及びレベル
NO. 3に対しリアクター生成物リサイクル流。 f.レベルNO. 1に対しバージンあるいは処理又は
前処理した減圧残油(VR)及びリアクターリサイクル
流、並びにレベルNO. 2に対し輸入(残油)フィー
ド。
【0017】g.レベルNO. 1に対しバージンある
いは処理又は前処理した減圧残油(VR)、及びレベル
NO. 2に対しリアクターリサイクル流プラス輸入(
残油)フィード。 h.レベルNO. 1に対しバージンあるいは処理又は
前処理した減圧残油(VR)、レベルNO. 2に対し
リアクターリサイクル流、及びレベルNO. 3に対し
輸入(残油)フィード。
いは処理又は前処理した減圧残油(VR)、及びレベル
NO. 2に対しリアクターリサイクル流プラス輸入(
残油)フィード。 h.レベルNO. 1に対しバージンあるいは処理又は
前処理した減圧残油(VR)、レベルNO. 2に対し
リアクターリサイクル流、及びレベルNO. 3に対し
輸入(残油)フィード。
【0018】i.レベルNO. 2に対しバージンある
いは処理又は前処理した減圧残油(VR)及びリサイク
ル流、並びにレベルNO. 3に対し輸入(残油)フィ
ード。 段階/分離したリアクターシステムの1態様において、
最良品質フィードを初めに最良質の最も活性な固体粒子
と反応させる。次の段階で、好ましくは低品質のフィー
ドがリアクター系中へ導入される。
いは処理又は前処理した減圧残油(VR)及びリサイク
ル流、並びにレベルNO. 3に対し輸入(残油)フィ
ード。 段階/分離したリアクターシステムの1態様において、
最良品質フィードを初めに最良質の最も活性な固体粒子
と反応させる。次の段階で、好ましくは低品質のフィー
ドがリアクター系中へ導入される。
【0019】一段移送ライン反応システムにおいて、可
変スロートフィードインジェクターノズルのレベル又は
リングの好ましい位置はリアクターライザー(またとき
には移送ラインリアクターと称される)に対する入口で
ある。適当には、多数のノズルがリアクターライザーの
周囲の周りに均一に分布され、良好な固体粒子/油の接
触又は混合を保証する。
変スロートフィードインジェクターノズルのレベル又は
リングの好ましい位置はリアクターライザー(またとき
には移送ラインリアクターと称される)に対する入口で
ある。適当には、多数のノズルがリアクターライザーの
周囲の周りに均一に分布され、良好な固体粒子/油の接
触又は混合を保証する。
【0020】このプロセスの実施のために既存装置が改
造される多段階リアクター系において、好ましい操作モ
ードは次のとおりである。リアクター新フィード及びリ
アクター生成物リサイクル流が分離される。リサイクル
流と新フィード流との間の流体性質及び化学的差異のた
めに、リサイクル流に関する可変(可動)スロートイン
ジェクターの使用がさらにプロセスフレキシビリティー
を与える。リサイクル流液体小滴大きさ、小滴大きさ分
布及び(又は)スプレー型は可変(可動)スロートフィ
ードインジェクターノズルにより最適化できる。フィー
ド分離のために、リサイクル流はこれらのフィード成分
に最も最適である状態におけるリアクター系中へ微粒化
できる。新フィードの微粒化は含まれる異なる炭化水素
化学のために、リアクター中へのリアクター生成物リサ
イクル流の微粒化に比べて異なる微粒化状態で最適化さ
れる。これらの異なる最適化の規準は運転目的及び一般
的経済に基づいた装置特異的であろう。
造される多段階リアクター系において、好ましい操作モ
ードは次のとおりである。リアクター新フィード及びリ
アクター生成物リサイクル流が分離される。リサイクル
流と新フィード流との間の流体性質及び化学的差異のた
めに、リサイクル流に関する可変(可動)スロートイン
ジェクターの使用がさらにプロセスフレキシビリティー
を与える。リサイクル流液体小滴大きさ、小滴大きさ分
布及び(又は)スプレー型は可変(可動)スロートフィ
ードインジェクターノズルにより最適化できる。フィー
ド分離のために、リサイクル流はこれらのフィード成分
に最も最適である状態におけるリアクター系中へ微粒化
できる。新フィードの微粒化は含まれる異なる炭化水素
化学のために、リアクター中へのリアクター生成物リサ
イクル流の微粒化に比べて異なる微粒化状態で最適化さ
れる。これらの異なる最適化の規準は運転目的及び一般
的経済に基づいた装置特異的であろう。
【0021】他の事例として、分離したフィードを別の
ノズルを用いて所与レベルのフィードインジェクター処
理できる。本発明において使用できる可変スロートフィ
ードインジェクターは普通の固定スロートインジェクタ
ーの適当な改変により、例えば後に詳記するように可動
スロートインサートの付加により構成することができる
。固定スロートノズル設計の型は多く、収斂−発散、収
斂、収斂−発散ファン及びらせん型が含まれ、しかしそ
れらに限定されない。他のノズル形状及び他の固定スロ
ートノズル設計に対する本発明の拡張は当業者により理
解されよう。制御可能な方法でフィード微粒化を変更で
きる任意のフィードインジェクターシステムを本発明の
方法に使用できる。
ノズルを用いて所与レベルのフィードインジェクター処
理できる。本発明において使用できる可変スロートフィ
ードインジェクターは普通の固定スロートインジェクタ
ーの適当な改変により、例えば後に詳記するように可動
スロートインサートの付加により構成することができる
。固定スロートノズル設計の型は多く、収斂−発散、収
斂、収斂−発散ファン及びらせん型が含まれ、しかしそ
れらに限定されない。他のノズル形状及び他の固定スロ
ートノズル設計に対する本発明の拡張は当業者により理
解されよう。制御可能な方法でフィード微粒化を変更で
きる任意のフィードインジェクターシステムを本発明の
方法に使用できる。
【0022】本発明が一般的に記載されたので、次に典
型的なフルードコーキング−ガス化装置(fluid
coking with gasification
system)を示す図1について説明する。本発明の
適用はこの型の装置に限定されず、他の型の流動炭化水
素転化及び分解装置並びに他のゾーン形状及び位置に等
しく適用できる。種々の普通の項目例えば弁、ポンプ、
圧縮機、スチームライン、計装及び他のプロセス装置並
びに制御装置は簡単にするために図から省略した。炭化
水素分解、フルードコーキング、フルードコーキングガ
ス化、並びに他の油及び合成燃料流動炭化水素水素転化
及び分解プロセスの当業者に明らかな変形は本発明の広
い範囲内に含まれる。
型的なフルードコーキング−ガス化装置(fluid
coking with gasification
system)を示す図1について説明する。本発明の
適用はこの型の装置に限定されず、他の型の流動炭化水
素転化及び分解装置並びに他のゾーン形状及び位置に等
しく適用できる。種々の普通の項目例えば弁、ポンプ、
圧縮機、スチームライン、計装及び他のプロセス装置並
びに制御装置は簡単にするために図から省略した。炭化
水素分解、フルードコーキング、フルードコーキングガ
ス化、並びに他の油及び合成燃料流動炭化水素水素転化
及び分解プロセスの当業者に明らかな変形は本発明の広
い範囲内に含まれる。
【0023】次に図1について説明すると、ライン2〜
8で導入された炭化水素供給原料が転化及び分解される
固体コークス鉱(coke ore) 粒子の流動床を
含む反応帯域1Aを含む垂直配置円筒形リアクター1が
示されている。フルードコーキング−ガス化プロセスに
適当に使用できる炭化水素供給原料には重質炭化水素質
油;重質(抜頭石油原油;石油常圧蒸留塔底油、石油減
圧蒸留塔底油;ピッチ;アスファルト、ビチューメン、
及び他の重質炭化水素残油;タールサンド油;けっ岩油
;石炭液化塔底油、石炭を含む石炭液化プロセスから得
られる液体生成物;石炭スラリー及びそれらの混合物;
などが含まれる。そのような供給原料は単独に、並行反
応帯中に別々に、又は任意所望の組合わせで使用できる
。リアクター1を通る炭化水素ガス及び蒸気は沸騰液体
の外観を有する乱流流動状態で固体粒子を維持する。
8で導入された炭化水素供給原料が転化及び分解される
固体コークス鉱(coke ore) 粒子の流動床を
含む反応帯域1Aを含む垂直配置円筒形リアクター1が
示されている。フルードコーキング−ガス化プロセスに
適当に使用できる炭化水素供給原料には重質炭化水素質
油;重質(抜頭石油原油;石油常圧蒸留塔底油、石油減
圧蒸留塔底油;ピッチ;アスファルト、ビチューメン、
及び他の重質炭化水素残油;タールサンド油;けっ岩油
;石炭液化塔底油、石炭を含む石炭液化プロセスから得
られる液体生成物;石炭スラリー及びそれらの混合物;
などが含まれる。そのような供給原料は単独に、並行反
応帯中に別々に、又は任意所望の組合わせで使用できる
。リアクター1を通る炭化水素ガス及び蒸気は沸騰液体
の外観を有する乱流流動状態で固体粒子を維持する。
【0024】一般に、高い熱安定性のために設計された
適当な粉末形態の市販炭化水素転化触媒を、本発明を示
す基準プロセスとして使用されるフルードコーキング及
びフルードコーキング−ガス化プロセスの基礎を形成す
る主要現場発生固体粒子に帯する増強として適当に使用
できる。そのような触媒にはシリカ及び(又は)アルミ
ナ例えばよく知られたゼオライト、並びにその他が含ま
れる。
適当な粉末形態の市販炭化水素転化触媒を、本発明を示
す基準プロセスとして使用されるフルードコーキング及
びフルードコーキング−ガス化プロセスの基礎を形成す
る主要現場発生固体粒子に帯する増強として適当に使用
できる。そのような触媒にはシリカ及び(又は)アルミ
ナ例えばよく知られたゼオライト、並びにその他が含ま
れる。
【0025】反応帯域1A中で、固体粒子はコークスの
付着のために炭化水素供給原料に接触する間にスペント
になる。従って用いた「スペント」又は「コークス汚染
」固体粒子という語は一般に、反応帯域を通過し、有意
な活性源を生ずるに足る量のコークスを上に含み、それ
によりプロセス能力及び固体粒子の性能の回復にコーク
ス焼尽及び(又は)ガス化を必要とする固体粒子及び(
又は)触媒粒子を示す。典型的には、焼尽又はガス化し
なければならない。スペント固体粒子上のコークス含量
は約0.50〜約25.0重量で変動する。
付着のために炭化水素供給原料に接触する間にスペント
になる。従って用いた「スペント」又は「コークス汚染
」固体粒子という語は一般に、反応帯域を通過し、有意
な活性源を生ずるに足る量のコークスを上に含み、それ
によりプロセス能力及び固体粒子の性能の回復にコーク
ス焼尽及び(又は)ガス化を必要とする固体粒子及び(
又は)触媒粒子を示す。典型的には、焼尽又はガス化し
なければならない。スペント固体粒子上のコークス含量
は約0.50〜約25.0重量で変動する。
【0026】焼尽又はガス化による実際の再生の前に、
スペント固体粒子は通常反応帯域からストリッピング帯
域1B、Lで示される流動床レベルの下、中へ進まされ
、その中でライン9A及び9Bにより帯域1Bの下部中
へ導入されるストリッピングガスに接触される。通常約
0.7〜約10.5kg/cm2 ・ゲージ圧(約10
〜約150 psig )の圧力で導入されるストリッ
ピングガスはスペント固体粒子から揮発性炭化水素の大
部分を除去する作用をする。好ましいストリッピングガ
スは水蒸気であるが、しかし窒素、他の不活性ガス又は
煙道ガスを使用できる。通常、ストリッピング帯域は実
質的に反応帯域と同じ温度、すなわち約450〜約59
0℃(約850〜約1100°F )、で維持される。
スペント固体粒子は通常反応帯域からストリッピング帯
域1B、Lで示される流動床レベルの下、中へ進まされ
、その中でライン9A及び9Bにより帯域1Bの下部中
へ導入されるストリッピングガスに接触される。通常約
0.7〜約10.5kg/cm2 ・ゲージ圧(約10
〜約150 psig )の圧力で導入されるストリッ
ピングガスはスペント固体粒子から揮発性炭化水素の大
部分を除去する作用をする。好ましいストリッピングガ
スは水蒸気であるが、しかし窒素、他の不活性ガス又は
煙道ガスを使用できる。通常、ストリッピング帯域は実
質的に反応帯域と同じ温度、すなわち約450〜約59
0℃(約850〜約1100°F )、で維持される。
【0027】揮発性炭化水素の大部分がストリップされ
たストリップドスペント固体粒子は次いでストリッピン
グ帯域1Bの底から、加熱装置12の下部中へ伸びるス
ペント固体粒子移送ライン、例えばJ−ベンド11及び
相互連結された垂直ライザー11Bを通って進められる
。ライザー11Bはガス化装置帯域の部分27からの加
熱ガス/空気混合物との干渉を回避するため加熱装置1
2のオフセンターに入ることが示されている。示した態
様において、単に1つのライザー11Bが使用される。 しかし、多数のライザーを使用できることは主題発明の
企図内である。
たストリップドスペント固体粒子は次いでストリッピン
グ帯域1Bの底から、加熱装置12の下部中へ伸びるス
ペント固体粒子移送ライン、例えばJ−ベンド11及び
相互連結された垂直ライザー11Bを通って進められる
。ライザー11Bはガス化装置帯域の部分27からの加
熱ガス/空気混合物との干渉を回避するため加熱装置1
2のオフセンターに入ることが示されている。示した態
様において、単に1つのライザー11Bが使用される。 しかし、多数のライザーを使用できることは主題発明の
企図内である。
【0028】ライン41を通して、中を流れる固体粒子
の密度を低下し、従って固体粒子を簡単なハイドロリッ
クバランスにより上方へ加熱装置12中へ流させるに足
る量の空気をライザー11Bに添加することができる。 図1中に示した特定配置において、加熱装置/再生装置
12は別個の容器である(再生されて転化及び分解反応
の間に反応帯域中で形成されたコークス付着物と焼尽し
、上が希薄相であるLで示したレベルを有する固体粒子
の濃厚流動層24Bを含むリアクター生成物スクラバー
精留塔16とほぼ同じレベルに配置される)。酸素含有
ガスはライン29を経てガス化装置再生帯域27の下部
へ入り、グリッド38及び濃厚流動固体粒子層27Bを
通って上方へ進み、前記層を反応帯域1A中に存在する
ものに類似する乱流流動状態に維持する。図2に関して
より詳細に議論されるように、本発明はこの特定設計に
おいてコーカーリアクター1内に配置される転化及び分
解帯域中へのフィードの導入を含むプロセス制御の改良
システムにある。
の密度を低下し、従って固体粒子を簡単なハイドロリッ
クバランスにより上方へ加熱装置12中へ流させるに足
る量の空気をライザー11Bに添加することができる。 図1中に示した特定配置において、加熱装置/再生装置
12は別個の容器である(再生されて転化及び分解反応
の間に反応帯域中で形成されたコークス付着物と焼尽し
、上が希薄相であるLで示したレベルを有する固体粒子
の濃厚流動層24Bを含むリアクター生成物スクラバー
精留塔16とほぼ同じレベルに配置される)。酸素含有
ガスはライン29を経てガス化装置再生帯域27の下部
へ入り、グリッド38及び濃厚流動固体粒子層27Bを
通って上方へ進み、前記層を反応帯域1A中に存在する
ものに類似する乱流流動状態に維持する。図2に関して
より詳細に議論されるように、本発明はこの特定設計に
おいてコーカーリアクター1内に配置される転化及び分
解帯域中へのフィードの導入を含むプロセス制御の改良
システムにある。
【0029】加熱装置/再生帯域12中の濃厚流動層2
4Bからの再生された固体粒子はスタンドパイプ2Bを
通って下方へ流れ、J−ベンドを通り、J−ベンドの上
方の代替油噴射ライン2AのレベルでJ−ベンドを連結
する移送ライン10を経由して反応帯域1中へ進む。再
生された固体粒子という語により、酸素含有ガスに接触
し、プロセスに対する炭化水素フィードに由来し固体粒
子上に存在するコークスの少くとも一部、好ましくは実
質的な部分を除去され種々の再生、加熱装置及びガス化
帯域を去る固体粒子を意味する。転化及び分解プロセス
に対する炭化水素供給原料はライン2〜8を通り、図3
に関して詳細に記載される特有フィードインジェクター
を経てリアクター1中へ噴射され、油及び固体粒子混合
物を形成し、それがリアクター1中反応帯域1A内に送
られる。随伴固体粒子を含む生成物蒸気はリアクター1
からオーバーヘッドを通ってガス−固体分離装置13中
へ進み、その中で随伴固体粒子がそれから分離され、デ
ィップレッグ14を通して導かれてリアクター帯域1A
中へ戻される。ライン17〜19中の生成物蒸気は次い
でスクラバー精留塔部16を通り、生成物回収系中へ運
ばれる。ライン20中の液体抜取りは、ライン22中で
コーカー精留塔塔底油のリサイクル、及びライン21中
で過熱蒸気に対するクエンチを与える再生装置/加熱装
置12中で、スペント固体粒子の再生/ガス化の間に形
成されたガスは濃厚流動層24Bから希薄層24C中へ
随伴固体粒子とともに進むことができる。固体粒子は適
当なガス−固体分離装置32によりガスから分離され、
濃厚流動層24B中へ戻される。次いで実質的に固体粒
子を含まないガスがプリナムチャンバー34中へ進んだ
後再生装置/加熱装置12からライン60を通って下流
ガス処理装置中へ排出される。
4Bからの再生された固体粒子はスタンドパイプ2Bを
通って下方へ流れ、J−ベンドを通り、J−ベンドの上
方の代替油噴射ライン2AのレベルでJ−ベンドを連結
する移送ライン10を経由して反応帯域1中へ進む。再
生された固体粒子という語により、酸素含有ガスに接触
し、プロセスに対する炭化水素フィードに由来し固体粒
子上に存在するコークスの少くとも一部、好ましくは実
質的な部分を除去され種々の再生、加熱装置及びガス化
帯域を去る固体粒子を意味する。転化及び分解プロセス
に対する炭化水素供給原料はライン2〜8を通り、図3
に関して詳細に記載される特有フィードインジェクター
を経てリアクター1中へ噴射され、油及び固体粒子混合
物を形成し、それがリアクター1中反応帯域1A内に送
られる。随伴固体粒子を含む生成物蒸気はリアクター1
からオーバーヘッドを通ってガス−固体分離装置13中
へ進み、その中で随伴固体粒子がそれから分離され、デ
ィップレッグ14を通して導かれてリアクター帯域1A
中へ戻される。ライン17〜19中の生成物蒸気は次い
でスクラバー精留塔部16を通り、生成物回収系中へ運
ばれる。ライン20中の液体抜取りは、ライン22中で
コーカー精留塔塔底油のリサイクル、及びライン21中
で過熱蒸気に対するクエンチを与える再生装置/加熱装
置12中で、スペント固体粒子の再生/ガス化の間に形
成されたガスは濃厚流動層24Bから希薄層24C中へ
随伴固体粒子とともに進むことができる。固体粒子は適
当なガス−固体分離装置32によりガスから分離され、
濃厚流動層24B中へ戻される。次いで実質的に固体粒
子を含まないガスがプリナムチャンバー34中へ進んだ
後再生装置/加熱装置12からライン60を通って下流
ガス処理装置中へ排出される。
【0030】本発明をフルードコーキング−ガス化装置
に対するフィードの流れの制御に適用できる方法の理解
は、加熱装置及びガス化部分から分離し、一定のプロセ
ス制御計装及び信号とともにフルードコーキング及びガ
ス化装置の反応部を示す図2の参照により得ることがで
きよう。制御システム及び装置はそれ自体、当業者によ
り容易に理解されるように普通であり、従って単に図式
的に示される。52以下の図2中の数字は図1中の数字
と同じであり、同じ部分に相当する。
に対するフィードの流れの制御に適用できる方法の理解
は、加熱装置及びガス化部分から分離し、一定のプロセ
ス制御計装及び信号とともにフルードコーキング及びガ
ス化装置の反応部を示す図2の参照により得ることがで
きよう。制御システム及び装置はそれ自体、当業者によ
り容易に理解されるように普通であり、従って単に図式
的に示される。52以下の図2中の数字は図1中の数字
と同じであり、同じ部分に相当する。
【0031】図2中の単線2Aにより代替フィードイン
ジェクターが図式的に示されるけれども、この態様は実
際には多数のフィードインジェクターを使用する。三次
元において、ライザーの周囲を取り巻き、同一レベル上
に水平に間隔を置いて、典型的には3以上(3〜20)
のフィードインジェクターが存在する。流れ制御のため
に流れ制御装置64をフィードインジェクター制御装置
66にカスケードすることができる。あるいは流れ制御
装置64を圧力制御装置68にカスケードし、次いでそ
れを同一フィードインジェクター制御装置66にカスケ
ードして微粒化のターゲットレベルを維持することがで
きる。
ジェクターが図式的に示されるけれども、この態様は実
際には多数のフィードインジェクターを使用する。三次
元において、ライザーの周囲を取り巻き、同一レベル上
に水平に間隔を置いて、典型的には3以上(3〜20)
のフィードインジェクターが存在する。流れ制御のため
に流れ制御装置64をフィードインジェクター制御装置
66にカスケードすることができる。あるいは流れ制御
装置64を圧力制御装置68にカスケードし、次いでそ
れを同一フィードインジェクター制御装置66にカスケ
ードして微粒化のターゲットレベルを維持することがで
きる。
【0032】図2及び本発明の前記詳細な説明で明らか
なように、圧力制御装置68はフィードインジェクター
の部分を横切る圧力降下を、適当にはライン70により
測定されたフィードインジェクターのノズル先端のすぐ
外のライザー46内の圧力と、ライン72により測定さ
れた、図4に関して後に説明するように変動されるノズ
ルロート部の直前のインジェクター内の地点における圧
力との差、を測定する。圧力制御装置にはターゲット設
定値、典型的には7〜10.5kg/cm2 (100
〜150 psi)、との差を測定する比較機が含まれ
る。
なように、圧力制御装置68はフィードインジェクター
の部分を横切る圧力降下を、適当にはライン70により
測定されたフィードインジェクターのノズル先端のすぐ
外のライザー46内の圧力と、ライン72により測定さ
れた、図4に関して後に説明するように変動されるノズ
ルロート部の直前のインジェクター内の地点における圧
力との差、を測定する。圧力制御装置にはターゲット設
定値、典型的には7〜10.5kg/cm2 (100
〜150 psi)、との差を測定する比較機が含まれ
る。
【0033】流れモニター装置63はフィードインジェ
クターに通じる導管82中のフィードの流量を実時間で
測定し、それに基づく信号がライン74を経て送られる
。アコースティック(acoustic) 測定装置を
この目的に使用できる。代替又は追加的にフィードの性
質をモニターするとき、普通の分析計測を用いることが
できる。 例えばAPI比重又は屈折率を測定することができる。 フィード組成及び(又は)性質は、赤外、紫外又は質量
分光法で測定できる。高圧液体クロマトグラフィーをフ
ィードの成分分離に使用できる。制御装置64は、適当
には測定した流量を、典型的にはキロバレル毎日(KB
/D)の単位で、設定値に比較する比較器を含む。算出
流量又は設定からの差に基づく信号は前記のように直接
インジェクター制御装置66に、又は層化断層で、イン
ジェクター制御装置66にカスケードされる圧力制御装
置68にカスケードすることができる。
クターに通じる導管82中のフィードの流量を実時間で
測定し、それに基づく信号がライン74を経て送られる
。アコースティック(acoustic) 測定装置を
この目的に使用できる。代替又は追加的にフィードの性
質をモニターするとき、普通の分析計測を用いることが
できる。 例えばAPI比重又は屈折率を測定することができる。 フィード組成及び(又は)性質は、赤外、紫外又は質量
分光法で測定できる。高圧液体クロマトグラフィーをフ
ィードの成分分離に使用できる。制御装置64は、適当
には測定した流量を、典型的にはキロバレル毎日(KB
/D)の単位で、設定値に比較する比較器を含む。算出
流量又は設定からの差に基づく信号は前記のように直接
インジェクター制御装置66に、又は層化断層で、イン
ジェクター制御装置66にカスケードされる圧力制御装
置68にカスケードすることができる。
【0034】インジェクター制御装置66は、好ましく
はフィードインジェクターを横切る圧力降下を個々に調
整するために使用される。それぞれの場合に、アクチュ
エータ78が適当な微粒化調整装置(図示なし)の位置
の変更に使用される。この態様において、可動部材がフ
ィードインジェクターのスロート部の断面流れ面積及び
それによる圧力降下、の変更に使用される。水蒸気がラ
イン81を経てライン82中のフィード油との混合のた
めにフィードインジェクター中へ導入され、ライン80
中に水蒸気−油混合物を生ずる。
はフィードインジェクターを横切る圧力降下を個々に調
整するために使用される。それぞれの場合に、アクチュ
エータ78が適当な微粒化調整装置(図示なし)の位置
の変更に使用される。この態様において、可動部材がフ
ィードインジェクターのスロート部の断面流れ面積及び
それによる圧力降下、の変更に使用される。水蒸気がラ
イン81を経てライン82中のフィード油との混合のた
めにフィードインジェクター中へ導入され、ライン80
中に水蒸気−油混合物を生ずる。
【0035】本発明をフルードコーキング−ガス化装置
に対するフィードの流れの制御に適用できる方法の追加
の説明は、加熱装置及びガス化部分から分離し、一定の
プロセス制御計装及び信号とともにフルードコーキング
及びガス化装置の反応部を示す図3の参照により得るこ
とができる。制御システム及び装置はそれ自体当業者に
より容易に理解されるように普通であり、従って単に図
式的に示される。52以下の数字は図1中の数字と同じ
であり、同じ部分に相当する。
に対するフィードの流れの制御に適用できる方法の追加
の説明は、加熱装置及びガス化部分から分離し、一定の
プロセス制御計装及び信号とともにフルードコーキング
及びガス化装置の反応部を示す図3の参照により得るこ
とができる。制御システム及び装置はそれ自体当業者に
より容易に理解されるように普通であり、従って単に図
式的に示される。52以下の数字は図1中の数字と同じ
であり、同じ部分に相当する。
【0036】図3中に単線4、5、6、7及び8により
それぞれのレベルにおける主フィードインジェクターが
図式的に示されるけれども、この態様は実際には各レベ
ルにおいて多数のフィードインジェクターを使用する。 三次元において、コーカーリアクター容器の周囲を取り
巻き、典型的には3以上(3〜20)のフィードインジ
ェクターが存在する。流れ制御のために、流れ制御装置
64をフィードインジェクター制御装置66にカスケー
ドすることができる。あるいは流れ制御装置64を差圧
制御装置68にカスケードすることができ、それを次い
で同一フィードインジェクター制御装置66にカスケー
ドして微粒化のターゲットレベルを維持する。
それぞれのレベルにおける主フィードインジェクターが
図式的に示されるけれども、この態様は実際には各レベ
ルにおいて多数のフィードインジェクターを使用する。 三次元において、コーカーリアクター容器の周囲を取り
巻き、典型的には3以上(3〜20)のフィードインジ
ェクターが存在する。流れ制御のために、流れ制御装置
64をフィードインジェクター制御装置66にカスケー
ドすることができる。あるいは流れ制御装置64を差圧
制御装置68にカスケードすることができ、それを次い
で同一フィードインジェクター制御装置66にカスケー
ドして微粒化のターゲットレベルを維持する。
【0037】図3及び本発明の前記の詳細な説明で明ら
かなように、差圧制御装置68とフィードインジェクタ
ーの部分を横切る圧力降下、適当にはライン70により
測定されたフィードインジェクターのノズル先端のすぐ
外れのリアクター内の圧力と、ライン72により測定さ
れた、図4に関して説明されるように変動されるノズル
スロート部のすぐ前のインジェクター内の地点の圧力と
の差、を測定する。圧力制御装置にはターゲット設定値
、典型的には7〜10.5kg/cm2 (100〜1
50 psi)、との差を測定する比較器が含まれる。
かなように、差圧制御装置68とフィードインジェクタ
ーの部分を横切る圧力降下、適当にはライン70により
測定されたフィードインジェクターのノズル先端のすぐ
外れのリアクター内の圧力と、ライン72により測定さ
れた、図4に関して説明されるように変動されるノズル
スロート部のすぐ前のインジェクター内の地点の圧力と
の差、を測定する。圧力制御装置にはターゲット設定値
、典型的には7〜10.5kg/cm2 (100〜1
50 psi)、との差を測定する比較器が含まれる。
【0038】流れモニター装置63はフィードインジェ
クターに通じる導管中のフィードの流量を実時間で測定
し、それに基づく信号がライン74を経て送られる。ア
コースティック測定装置をこの目的に使用できる。代替
又は追加的にフィードの性質をモニターするとき、普通
の分析計測を使用できる。例えばAPI比重又は屈折率
を測定できる。フィード組成及び(又は)性質は赤外、
紫外又は質量分光法で測定できる。高圧液体クロマトグ
ラフィーをフィードの成分の分離に使用することができ
る。制御装置64に適当には、測定した流量、典型的に
はキロバレル毎日(KB/D)の単位で、測定値に比較
する比較器を含む。算出流量又は設定値からの差に基づ
く信号は前記のように直接インジェクター制御装置6.
6に、又は層化階層で、インジェクター制御装置66に
カスケードされる圧力制御装置68にカスケードするこ
とができる。
クターに通じる導管中のフィードの流量を実時間で測定
し、それに基づく信号がライン74を経て送られる。ア
コースティック測定装置をこの目的に使用できる。代替
又は追加的にフィードの性質をモニターするとき、普通
の分析計測を使用できる。例えばAPI比重又は屈折率
を測定できる。フィード組成及び(又は)性質は赤外、
紫外又は質量分光法で測定できる。高圧液体クロマトグ
ラフィーをフィードの成分の分離に使用することができ
る。制御装置64に適当には、測定した流量、典型的に
はキロバレル毎日(KB/D)の単位で、測定値に比較
する比較器を含む。算出流量又は設定値からの差に基づ
く信号は前記のように直接インジェクター制御装置6.
6に、又は層化階層で、インジェクター制御装置66に
カスケードされる圧力制御装置68にカスケードするこ
とができる。
【0039】インジェクター制御装置66は、好ましく
はフィードインジェクターを横切る圧力降下を個々に調
整するために使用される。それぞれの場合に、アクチュ
エータ78が適当な微粒化調整装置(図示なし)の位置
の変更に使用される。この態様において、可動部材がフ
ィードインジェクターのスロート部の断面流れ面積及び
それによる圧力降下、の変更に使用される。水蒸気がラ
イン81を経て、フィード油との混合のためにフィード
インジェクター中へ導入される。
はフィードインジェクターを横切る圧力降下を個々に調
整するために使用される。それぞれの場合に、アクチュ
エータ78が適当な微粒化調整装置(図示なし)の位置
の変更に使用される。この態様において、可動部材がフ
ィードインジェクターのスロート部の断面流れ面積及び
それによる圧力降下、の変更に使用される。水蒸気がラ
イン81を経て、フィード油との混合のためにフィード
インジェクター中へ導入される。
【0040】図4について説明すると、本発明によりリ
アクターフィードインジェクターの典型的な態様が示さ
れ、一般に99で示される。このインジェクターは1端
にノズル先端102を含む。固定スロートノズル形態が
示され、種々のノズル形態が実際に可変であることが理
解される。フィードインジェクターは「サーマルスリー
ブ」装置104と称されるものによりリアクターの壁1
03に連結される。明らかなように、フィードインジェ
クター装置はリアクター系の一体部品である。他の機械
的取付け装置は当業者によく知られているであろう。
アクターフィードインジェクターの典型的な態様が示さ
れ、一般に99で示される。このインジェクターは1端
にノズル先端102を含む。固定スロートノズル形態が
示され、種々のノズル形態が実際に可変であることが理
解される。フィードインジェクターは「サーマルスリー
ブ」装置104と称されるものによりリアクターの壁1
03に連結される。明らかなように、フィードインジェ
クター装置はリアクター系の一体部品である。他の機械
的取付け装置は当業者によく知られているであろう。
【0041】軸105及びリード部又は調整部材106
を含み、一般に100で示されるフィードインジェクタ
ーノズル微粒化調整装置は図5中に一層詳細に示される
。この調整部材106の末端先端部108は収斂ファン
先端ノズル102内で機能するように設計される。ノズ
ル先端102内の末端先端部108の調整及び(又は)
位置調整は流れ面積を変え、ノズル先端102により達
成される微粒化に影響を及ぼす。可変スロートフィード
インジェクターの基本設計に対する好ましい追加はノズ
ルインサート先端106に極めて接近してプレミキサー
107及び109を含むことである。プレミキサーは可
変スロートフィードインジェクターにより達成される微
粒化、殊にスプレー型、を増進する。図4に示されるリ
アクターフィードインジェクター装置の態様は最小スト
ローク設計に相当する。
を含み、一般に100で示されるフィードインジェクタ
ーノズル微粒化調整装置は図5中に一層詳細に示される
。この調整部材106の末端先端部108は収斂ファン
先端ノズル102内で機能するように設計される。ノズ
ル先端102内の末端先端部108の調整及び(又は)
位置調整は流れ面積を変え、ノズル先端102により達
成される微粒化に影響を及ぼす。可変スロートフィード
インジェクターの基本設計に対する好ましい追加はノズ
ルインサート先端106に極めて接近してプレミキサー
107及び109を含むことである。プレミキサーは可
変スロートフィードインジェクターにより達成される微
粒化、殊にスプレー型、を増進する。図4に示されるリ
アクターフィードインジェクター装置の態様は最小スト
ローク設計に相当する。
【0042】2つのプレミキサー107及び109は4
5°オフセットにずらされ、スタティックミキサー、ス
ラグ/バブルブレーカー、流体消振ダンパ及び半径流増
進装置として作用する。流体流れ様相から、それらは他
の軸流に半径方向又は渦巻きモーメントを与える。これ
はノズルにより達成される微粒化を高める。フィードイ
ンジェクターに通じるプロセスパイプ中の流体の流れ形
態がたまたま興味のない形態例えばスラグ流に属するな
らば、プレミキサーはスラグ/バブルブレーカーとして
役立ち、可変スロートノズルのすぐ上流に一層均一な流
動相混合物を供給するのに役立つ。これはまたノズルに
より達成される微粒化を高めるのに役立つ。プレミキサ
ー107及び109はまたノズル102内の軸105及
び微粒化調整部材106並びにプロセス配管111の整
合を援助する。プレミキサーの詳細は図6中に断面図で
示され、スポーク112が軸105から半径方向に伸び
て環状リム113を連結することが知られる。
5°オフセットにずらされ、スタティックミキサー、ス
ラグ/バブルブレーカー、流体消振ダンパ及び半径流増
進装置として作用する。流体流れ様相から、それらは他
の軸流に半径方向又は渦巻きモーメントを与える。これ
はノズルにより達成される微粒化を高める。フィードイ
ンジェクターに通じるプロセスパイプ中の流体の流れ形
態がたまたま興味のない形態例えばスラグ流に属するな
らば、プレミキサーはスラグ/バブルブレーカーとして
役立ち、可変スロートノズルのすぐ上流に一層均一な流
動相混合物を供給するのに役立つ。これはまたノズルに
より達成される微粒化を高めるのに役立つ。プレミキサ
ー107及び109はまたノズル102内の軸105及
び微粒化調整部材106並びにプロセス配管111の整
合を援助する。プレミキサーの詳細は図6中に断面図で
示され、スポーク112が軸105から半径方向に伸び
て環状リム113を連結することが知られる。
【0043】図4中に示される特定インジェクター装置
構成において、水蒸気と油の混合物が水蒸気油流体入口
114を通してノズル先端102の上流に導入される。 リアクター中の油分圧効果のために、一般に微粒化増進
媒質例えば水蒸気を油微粒化の援助の補助に使用するこ
とが好ましいが、しかし他のガスを使用することができ
る。しかし、水蒸気を使用することなく油を圧力微粒化
/スプレーするモードで、可変スロートフィードインジ
ェクターを油単独フィードで運転することができよう。 あるいは微粒化増進媒質を別個の連結具を通してリアク
ター中へ導入することができる。しかし、この可変スロ
ートフィードインジェクターに対する典型的な操作法に
おいて、水蒸気/油混合物が水蒸気/油比の流れ制御に
よりノズルの上流に形成される。水蒸気/油比は油性質
及び他のプロセス考察に基いて設定されよう。油相は予
熱の結果一部蒸発することができる。従って、フィード
インジェクター装置に供給される流体混合物は通常、ガ
ス相、液体油相及びおそらく蒸気油相からなるであろう
。
構成において、水蒸気と油の混合物が水蒸気油流体入口
114を通してノズル先端102の上流に導入される。 リアクター中の油分圧効果のために、一般に微粒化増進
媒質例えば水蒸気を油微粒化の援助の補助に使用するこ
とが好ましいが、しかし他のガスを使用することができ
る。しかし、水蒸気を使用することなく油を圧力微粒化
/スプレーするモードで、可変スロートフィードインジ
ェクターを油単独フィードで運転することができよう。 あるいは微粒化増進媒質を別個の連結具を通してリアク
ター中へ導入することができる。しかし、この可変スロ
ートフィードインジェクターに対する典型的な操作法に
おいて、水蒸気/油混合物が水蒸気/油比の流れ制御に
よりノズルの上流に形成される。水蒸気/油比は油性質
及び他のプロセス考察に基いて設定されよう。油相は予
熱の結果一部蒸発することができる。従って、フィード
インジェクター装置に供給される流体混合物は通常、ガ
ス相、液体油相及びおそらく蒸気油相からなるであろう
。
【0044】装置大きさの保存のために、フランジ11
6と118の管の隔離弁115をフィードインジェクタ
ー装置の一部として使用し、装置のオンストリーム保守
に備えることができる。この隔離弁は通常仕切り弁であ
るが、しかし他の弁型例えばボールバルブを使用できる
。オンストリーム保守の必要に応じてノズルに対する微
粒化調整装置集成体を引込め、隔離弁を閉じ、集成体を
取脱すことができる。例えば、フィード型及び化学がノ
ズル内側の好ましくないコーキング又は部分的詰まりを
生ずれば、ノズル装入軸集成体を取脱し、オンストリー
ム洗浄をすることができる。
6と118の管の隔離弁115をフィードインジェクタ
ー装置の一部として使用し、装置のオンストリーム保守
に備えることができる。この隔離弁は通常仕切り弁であ
るが、しかし他の弁型例えばボールバルブを使用できる
。オンストリーム保守の必要に応じてノズルに対する微
粒化調整装置集成体を引込め、隔離弁を閉じ、集成体を
取脱すことができる。例えば、フィード型及び化学がノ
ズル内側の好ましくないコーキング又は部分的詰まりを
生ずれば、ノズル装入軸集成体を取脱し、オンストリー
ム洗浄をすることができる。
【0045】ノズル保守受管部117、適当には配管の
スプール部分、が隔離弁115とフランジ120との間
に備えられる。普通のパッキング押えを保持するスプー
ル部119が微粒化調整装置として用いるスロートイン
サートの調整に備える。低漏洩設計が好ましいが、しか
し種々のパッキング押え設計を許容することができる。 このスプール部はまたノズル微粒化調整装置のオンスト
リーム洗浄及び保守に備える。オンストリーム保守又は
洗浄が関係なければ、単純化してインジェクター装置設
計が選択されることが理解されよう。
スプール部分、が隔離弁115とフランジ120との間
に備えられる。普通のパッキング押えを保持するスプー
ル部119が微粒化調整装置として用いるスロートイン
サートの調整に備える。低漏洩設計が好ましいが、しか
し種々のパッキング押え設計を許容することができる。 このスプール部はまたノズル微粒化調整装置のオンスト
リーム洗浄及び保守に備える。オンストリーム保守又は
洗浄が関係なければ、単純化してインジェクター装置設
計が選択されることが理解されよう。
【0046】適当な機械的位置調整装置は、ノズル微粒
化調整装置及び軸の機械的移動、調整及びストローク制
御に備えるアクチュエータ装置221により例示される
。ノズル先端102に関するノズル微粒化調整装置の相
対位置の制御は微粒化及び(又は)ノズルからのスプレ
ー型に影響を及ぼす。典型的な設計においてマニュアル
オーバライト様式(ハンドル車オペレータ)を有するニ
ューマチックアクチュエータが使用される。ハイドロリ
ックアクチュエータ又はモータ駆動アクチュエータを含
め、他のアクチュエータ構成もまた許容できる。アクチ
ュエータは他の計器及び制御装置から制御命令を受け、
これらの制御命令に基づいて微粒化調整装置の位置を移
動させることができる。
化調整装置及び軸の機械的移動、調整及びストローク制
御に備えるアクチュエータ装置221により例示される
。ノズル先端102に関するノズル微粒化調整装置の相
対位置の制御は微粒化及び(又は)ノズルからのスプレ
ー型に影響を及ぼす。典型的な設計においてマニュアル
オーバライト様式(ハンドル車オペレータ)を有するニ
ューマチックアクチュエータが使用される。ハイドロリ
ックアクチュエータ又はモータ駆動アクチュエータを含
め、他のアクチュエータ構成もまた許容できる。アクチ
ュエータは他の計器及び制御装置から制御命令を受け、
これらの制御命令に基づいて微粒化調整装置の位置を移
動させることができる。
【0047】一般に、ニューマチックアクチュエータが
相対コストのためにハイドロリックアクチュエータより
好ましく、ニューマチック又はハイドロリックアクチュ
エータが信頼度のために他の型より好ましい。しかし、
装置特異的因子がアクチュエータ選択に影響を及ぼすこ
とができる。調整装置100の軸をアクチュエータ装置
221にかみ合わせるボルト固定フランジ型軸継手22
3が示されている。種々の軸継手設計を許容できる。
相対コストのためにハイドロリックアクチュエータより
好ましく、ニューマチック又はハイドロリックアクチュ
エータが信頼度のために他の型より好ましい。しかし、
装置特異的因子がアクチュエータ選択に影響を及ぼすこ
とができる。調整装置100の軸をアクチュエータ装置
221にかみ合わせるボルト固定フランジ型軸継手22
3が示されている。種々の軸継手設計を許容できる。
【0048】図7は軸105の遠端に配置され、ファン
ノズル102中へ挿入されるノズル調整装置100(プ
レミキサーなく)を示す。ノズル調整調節部材106の
先端部108がその推定最大挿入地点に示される。図8
は流れ面積がノズル微粒化調整装置をそのアクチュエー
タにより移動させるために用いた軸のストロークパーセ
ントに対してプロットされた典型的な可変スロートノズ
ルに対するグラフを示す。
ノズル102中へ挿入されるノズル調整装置100(プ
レミキサーなく)を示す。ノズル調整調節部材106の
先端部108がその推定最大挿入地点に示される。図8
は流れ面積がノズル微粒化調整装置をそのアクチュエー
タにより移動させるために用いた軸のストロークパーセ
ントに対してプロットされた典型的な可変スロートノズ
ルに対するグラフを示す。
【0049】図9はリアクターライザー又はリアクター
のリアクター流動床部分の壁に取付けた典型的なフィー
ドインジェクターの据付を詳細に示す。ノズル先端部1
10に垂直に対し20度の典型的な角度で配置されて示
される。フィードインジェクターはライザーの円錐セグ
メント形状の壁230部(それ自体は垂線から30°の
角度にある)を、上方の相対的に大きい直径の円筒形垂
直壁部232と下方の相対的に小さい直径の円筒形垂直
壁234との間で横切る断面で示されている。異なる取
付角度及び配向角が特定装置及びインジェクターの型に
より使用できる。当業者に明らかなように、インジェク
ターの据付は普通であり、パイプキャップ235及びリ
アクター装置の金属壁の下のキャスタブルライニング2
36を使用する。フィードインジェクターがライザー壁
を貫通するフィードインジェクターの周囲をカオウール
(kaowool)パッドプレート238が取り巻いて
いる。適当な辺における溶接が連結を気密にする。当業
者に知られた他の機械的取付装置は適当である。 実施例1 この実施例は流動接触分解プロセスにおけるフィード噴
射に用いる種々のノズル形態に関連する微粒化に関する
データを収集する試験を示す。類似の実験操作がフィー
ドコーキング(−ガス化)プロセスに特有の情報の発生
に使用できよう。
のリアクター流動床部分の壁に取付けた典型的なフィー
ドインジェクターの据付を詳細に示す。ノズル先端部1
10に垂直に対し20度の典型的な角度で配置されて示
される。フィードインジェクターはライザーの円錐セグ
メント形状の壁230部(それ自体は垂線から30°の
角度にある)を、上方の相対的に大きい直径の円筒形垂
直壁部232と下方の相対的に小さい直径の円筒形垂直
壁234との間で横切る断面で示されている。異なる取
付角度及び配向角が特定装置及びインジェクターの型に
より使用できる。当業者に明らかなように、インジェク
ターの据付は普通であり、パイプキャップ235及びリ
アクター装置の金属壁の下のキャスタブルライニング2
36を使用する。フィードインジェクターがライザー壁
を貫通するフィードインジェクターの周囲をカオウール
(kaowool)パッドプレート238が取り巻いて
いる。適当な辺における溶接が連結を気密にする。当業
者に知られた他の機械的取付装置は適当である。 実施例1 この実施例は流動接触分解プロセスにおけるフィード噴
射に用いる種々のノズル形態に関連する微粒化に関する
データを収集する試験を示す。類似の実験操作がフィー
ドコーキング(−ガス化)プロセスに特有の情報の発生
に使用できよう。
【0050】微細小滴及び広角スプレーが既存ノズルよ
りライザー中の一層早く、均一な触媒/油混合を与え、
FCCU運転を改良すると期待される。これらの試験で
行なった方法は低温モデル試験を行なって小滴大きさ、
スプレー分散角及びノズル圧力降下に及ぼす液体粘度及
び蒸気/液体流量の効果を調べることであった。スプレ
ーの小滴大きさはレーザー・ドップラーアネモメータ(
LDA)で測定した。窒素及び水/グリセリン溶液を水
蒸気−油フィードのシミュレートに用いた。平均小滴大
きさ及びノズルに対する圧力降下を予報する相関が本発
明によるフィードインジェクターの設計及び制御に用い
るために開発された。
りライザー中の一層早く、均一な触媒/油混合を与え、
FCCU運転を改良すると期待される。これらの試験で
行なった方法は低温モデル試験を行なって小滴大きさ、
スプレー分散角及びノズル圧力降下に及ぼす液体粘度及
び蒸気/液体流量の効果を調べることであった。スプレ
ーの小滴大きさはレーザー・ドップラーアネモメータ(
LDA)で測定した。窒素及び水/グリセリン溶液を水
蒸気−油フィードのシミュレートに用いた。平均小滴大
きさ及びノズルに対する圧力降下を予報する相関が本発
明によるフィードインジェクターの設計及び制御に用い
るために開発された。
【0051】圧力ノズル、回転円板及びニューマチック
ノズルが工業的に使用されるアトマイザーの3つの基本
型であるけれども、これらの試験は、高速の圧縮可能流
体例えば空気又は水蒸気を液体ジェットの崩壊に使用す
るニューマチックノズルの研究に限定された。ニューマ
チック微粒化において最も広範に引用される研究はヌキ
ヤマほか(Nukiyama and Tanasaw
a)による液滴関連相関(drop−wise cor
relation)〔ヌキヤマほか(Nukiyama
and Tanasawa),Trans. Soc
. Mech. Engrg.) Japan,612
2,57〜58,1940〕である。しかし、この相関
はこれらの試験に用いた約0.01のマスフロー比に比
べて10のオーダでガス対液体マスフロー比で試験デー
タから誘導された。この条件に対して、キムほか(Ki
m and Marshall) の相関〔キムほか(
K.Y.Kim and W. R. Marshal
l, Jr.), 「ニューマチックアトマイザーから
の液滴大きさ分布」,AIChE Journal,
17巻,3号,575〜584頁,1971年5月〕が
より適当であり、従って、試験測定値の比較に用いた。 キムほか(Kim and Marshall) は2
50ft/秒〜音速のガス−液体相対速度、粘度1〜5
0cp、0.06〜40のガス−液体質量比の範囲を網
羅した。この試験プログラムの運転範囲は200〜70
0ft/秒の相対速度、粘度1.3〜2.6cp、及び
0.002〜0.008のガス−液体質量比であった。 これらの相関は以下に記載される。変数に対する前記範
囲は多くのプロセス、例えばFCCU、フルードコーキ
ング、フルードコーキング−ガス化など、に対する典型
的な商業運転条件内に属する。
ノズルが工業的に使用されるアトマイザーの3つの基本
型であるけれども、これらの試験は、高速の圧縮可能流
体例えば空気又は水蒸気を液体ジェットの崩壊に使用す
るニューマチックノズルの研究に限定された。ニューマ
チック微粒化において最も広範に引用される研究はヌキ
ヤマほか(Nukiyama and Tanasaw
a)による液滴関連相関(drop−wise cor
relation)〔ヌキヤマほか(Nukiyama
and Tanasawa),Trans. Soc
. Mech. Engrg.) Japan,612
2,57〜58,1940〕である。しかし、この相関
はこれらの試験に用いた約0.01のマスフロー比に比
べて10のオーダでガス対液体マスフロー比で試験デー
タから誘導された。この条件に対して、キムほか(Ki
m and Marshall) の相関〔キムほか(
K.Y.Kim and W. R. Marshal
l, Jr.), 「ニューマチックアトマイザーから
の液滴大きさ分布」,AIChE Journal,
17巻,3号,575〜584頁,1971年5月〕が
より適当であり、従って、試験測定値の比較に用いた。 キムほか(Kim and Marshall) は2
50ft/秒〜音速のガス−液体相対速度、粘度1〜5
0cp、0.06〜40のガス−液体質量比の範囲を網
羅した。この試験プログラムの運転範囲は200〜70
0ft/秒の相対速度、粘度1.3〜2.6cp、及び
0.002〜0.008のガス−液体質量比であった。 これらの相関は以下に記載される。変数に対する前記範
囲は多くのプロセス、例えばFCCU、フルードコーキ
ング、フルードコーキング−ガス化など、に対する典型
的な商業運転条件内に属する。
【0052】収検型ニューマチックノズルに対するキム
ほか(Kim andMarshall) の液滴大き
さ相関は次の範囲に対して得られた:液滴大きさ6〜3
50μm質量中位径;マスフロー比、0.06〜40;
相対速度250ft/秒〜音速、及び粘度1〜50cp
。
ほか(Kim andMarshall) の液滴大き
さ相関は次の範囲に対して得られた:液滴大きさ6〜3
50μm質量中位径;マスフロー比、0.06〜40;
相対速度250ft/秒〜音速、及び粘度1〜50cp
。
【0053】
【数1】
【0054】実験構成は光及び視界窓を備えた室(3フ
ィート平方、6フィート長)から構成した。ノズルはリ
グの1端に装備し、水平にスプレーした。リグの遠端に
おけるスクリーンを用いてスプレーを捕捉した。液体フ
ィード混合タンクを用いてグリセリンと水をブレンドし
て所望の粘度を与えた。スチール写真をとってスプレー
角を測定し、レーザー・ドップラーアネモメータ(LD
A)を用いて液滴大きさを測定した。
ィート平方、6フィート長)から構成した。ノズルはリ
グの1端に装備し、水平にスプレーした。リグの遠端に
おけるスクリーンを用いてスプレーを捕捉した。液体フ
ィード混合タンクを用いてグリセリンと水をブレンドし
て所望の粘度を与えた。スチール写真をとってスプレー
角を測定し、レーザー・ドップラーアネモメータ(LD
A)を用いて液滴大きさを測定した。
【0055】球状小滴の大きさを分類するLDA法は2
つの光波が異なる光路上の小滴を通過するときに生ずる
相対相移動の測定に基づく。散乱光により形成され、有
限集合操作で集められた干渉じまの鮮明度又は振幅変調
の測定により小滴の分粒に適する情報を得ることができ
る。ハードウエアシステムは次の装置部品を含む:トラ
ンスミッター、レシーバー、鮮明度プロセッサ、データ
管理システム、キーボード、クローン・ハイト(Kro
hn−hite) フィルター、及びアナデックス(A
nadex) プリンター。これらの要素の詳細な説明
はスペクトロン・デベロプメント・ラボラトリース(S
pectron Development Labor
atories, Inc.),SDL No. 8
2−51025,Costa Mesa, Calif
ornia(1982)による小滴分粒干渉計の操作指
針(Operation Guide for Dro
plet Sizing Interferomete
r)中に示されている。
つの光波が異なる光路上の小滴を通過するときに生ずる
相対相移動の測定に基づく。散乱光により形成され、有
限集合操作で集められた干渉じまの鮮明度又は振幅変調
の測定により小滴の分粒に適する情報を得ることができ
る。ハードウエアシステムは次の装置部品を含む:トラ
ンスミッター、レシーバー、鮮明度プロセッサ、データ
管理システム、キーボード、クローン・ハイト(Kro
hn−hite) フィルター、及びアナデックス(A
nadex) プリンター。これらの要素の詳細な説明
はスペクトロン・デベロプメント・ラボラトリース(S
pectron Development Labor
atories, Inc.),SDL No. 8
2−51025,Costa Mesa, Calif
ornia(1982)による小滴分粒干渉計の操作指
針(Operation Guide for Dro
plet Sizing Interferomete
r)中に示されている。
【0056】トランスミッターの機能は2つの干渉性レ
ーザービームを、運動小滴であることができる選ばれた
試験空間中へ投射することである。小滴は交差するビー
ムにより起こされるフリンジパタンから光を散乱し、周
波数及び変調が測定小滴の速度及び大きさを生ずる。一
般に、何かを変えるそれぞれのときに新整合を行なうこ
とが必要であるが、しかし、これらの調整は簡単である
。一層注意を必要とする「永久」整合は、あるとしても
非常にまれに触れることを必要とするにすぎない。
ーザービームを、運動小滴であることができる選ばれた
試験空間中へ投射することである。小滴は交差するビー
ムにより起こされるフリンジパタンから光を散乱し、周
波数及び変調が測定小滴の速度及び大きさを生ずる。一
般に、何かを変えるそれぞれのときに新整合を行なうこ
とが必要であるが、しかし、これらの調整は簡単である
。一層注意を必要とする「永久」整合は、あるとしても
非常にまれに触れることを必要とするにすぎない。
【0057】トランスミッターはスペクトラ・フィッジ
ックス(Spectra−Physics)モデルNo
. 107 DEMヘリウムネオンレーザー、レーザ
ー電源装置、ステアリングミラー、伸縮ビームエキスパ
ンダー、半波長板、ビームステアリングプリズム、50
%ビームスプリッター及び互換性出力光学素子を含む。 レシーバーは実質的に、互換性ピンホールがある焦点か
ら光を集めるための光電子増倍管を有する望遠鏡である
。全装置が位置調整され、それを送られたプローブ体積
と近似的に整合される。レシーバーはさらされた試料体
積内の何かから散乱された光を集め、それを光電子倍増
管のカソードに向かわせる。
ックス(Spectra−Physics)モデルNo
. 107 DEMヘリウムネオンレーザー、レーザ
ー電源装置、ステアリングミラー、伸縮ビームエキスパ
ンダー、半波長板、ビームステアリングプリズム、50
%ビームスプリッター及び互換性出力光学素子を含む。 レシーバーは実質的に、互換性ピンホールがある焦点か
ら光を集めるための光電子増倍管を有する望遠鏡である
。全装置が位置調整され、それを送られたプローブ体積
と近似的に整合される。レシーバーはさらされた試料体
積内の何かから散乱された光を集め、それを光電子倍増
管のカソードに向かわせる。
【0058】鮮明度及びドップラーサインドプロセッサ
はレシーバーから送られた光学データから粒度情報を生
ずるマイクロプロセッサである。アップル−IIプラス
(Apple−II Plus)がデータの収集及び処
理に使用された。図10は典型的な小滴大きさ分布及び
小滴速度分布を示す。出力はまた長さ平均径(Line
ar mean diameter) 、面積平均径(
surface mean diameter)、体積
平均径、ソーター平均径及び小滴平均速度が含まれる。
はレシーバーから送られた光学データから粒度情報を生
ずるマイクロプロセッサである。アップル−IIプラス
(Apple−II Plus)がデータの収集及び処
理に使用された。図10は典型的な小滴大きさ分布及び
小滴速度分布を示す。出力はまた長さ平均径(Line
ar mean diameter) 、面積平均径(
surface mean diameter)、体積
平均径、ソーター平均径及び小滴平均速度が含まれる。
【0059】3つの異なる試験ノズル(No. 1、2
及び3)を研究し、3ノズルのそれぞれに関する液滴大
きさ及びスプレー角を種々の蒸気/液体フィード比で測
定した。ノズルNo. 1及び2の液滴のソーター平均
径はすべて1000μmより大きかった(ラン1〜6及
び17〜21)。LDAによる液滴大きさ測定は、タン
ク窓を通して達成できるレーザービームの狭い角度のた
めに1000μm又はそれ以下に制限された。
及び3)を研究し、3ノズルのそれぞれに関する液滴大
きさ及びスプレー角を種々の蒸気/液体フィード比で測
定した。ノズルNo. 1及び2の液滴のソーター平均
径はすべて1000μmより大きかった(ラン1〜6及
び17〜21)。LDAによる液滴大きさ測定は、タン
ク窓を通して達成できるレーザービームの狭い角度のた
めに1000μm又はそれ以下に制限された。
【0060】ノズルNo. 3による液滴大きさの分布
は広く2モードであると思われる。完全な第1モード及
び第2モードの一部が、液体流量がラン11及び16の
ように10gpm で最低であったときにスプレー中に
記録された。商業FCCUからスケールダウンした基本
事例液体速度は20gpm である。これはスプレー液
滴大きさを、ファンノズルを使用するときに商業FCC
U中の液体フィード速度の低下により低下できることを
示す。高い液体粘度は1.3cp(ラン7、8、11)
及び2.6cp(ラン12、13、16)の液体による
液滴大きさデータにより示されるように大きい液滴を与
える。
は広く2モードであると思われる。完全な第1モード及
び第2モードの一部が、液体流量がラン11及び16の
ように10gpm で最低であったときにスプレー中に
記録された。商業FCCUからスケールダウンした基本
事例液体速度は20gpm である。これはスプレー液
滴大きさを、ファンノズルを使用するときに商業FCC
U中の液体フィード速度の低下により低下できることを
示す。高い液体粘度は1.3cp(ラン7、8、11)
及び2.6cp(ラン12、13、16)の液体による
液滴大きさデータにより示されるように大きい液滴を与
える。
【0061】ノズルNo. 3による写真から得られた
スプレー分散角は80〜110°の範囲内であったが、
ノズルNo. 2によるものは25〜40°であった。 両ノズルによるスプレー角は高ガス/液体比で広かった
。エネルギー消費を表わすノズル圧力降下もまた3ノズ
ルで比較した。表1中に示されるデータはノズルNo.
3によるΔPが同じガス/液体流量でノズルNo.
2より約33%低かったことを示す。ΔPに対する液体
粘度の効果は1.3〜2.6cpの狭い粘度範囲内で顕
著でなかった。
スプレー分散角は80〜110°の範囲内であったが、
ノズルNo. 2によるものは25〜40°であった。 両ノズルによるスプレー角は高ガス/液体比で広かった
。エネルギー消費を表わすノズル圧力降下もまた3ノズ
ルで比較した。表1中に示されるデータはノズルNo.
3によるΔPが同じガス/液体流量でノズルNo.
2より約33%低かったことを示す。ΔPに対する液体
粘度の効果は1.3〜2.6cpの狭い粘度範囲内で顕
著でなかった。
【0062】ファンノズルスプレーのソーター平均径を
予報するためキムほか(Kim and Marsha
ll) の相関の指数mを−0.9であるとしてかなり
良好な結果が得られた。種々の流量、流体性質、並びに
ノズル設計及び制御応答に関するそのようなデータを用
いてフィードインジェクター設計及び制御応答に有用な
相関を開発できる。
予報するためキムほか(Kim and Marsha
ll) の相関の指数mを−0.9であるとしてかなり
良好な結果が得られた。種々の流量、流体性質、並びに
ノズル設計及び制御応答に関するそのようなデータを用
いてフィードインジェクター設計及び制御応答に有用な
相関を開発できる。
【0063】
【表1】
【0064】実施例2
この実施例は本発明によるフィードコーキング−ガス化
プロセスに対する流れ制御機構を示す。説明は特定フル
ードコーキング(−ガス化)装置に対する適用について
記載されるけれども、他の流動炭化水素転化及び分解装
置に対する適用は当業者により理解されよう。次の表2
、3及び4中の情報は制御機構中に使用される。(kl
d /時、°F、psi 及びpsigの単位はけ計算
により得られる。特定プラントに対する機器標識ID
No.が示される。)10フィードインジェクターがこ
の実施例における例示のために使用中であると仮定する
。装置特異的条件が使用中のフィードインジェクターの
実際の番号を指令するであろう。
プロセスに対する流れ制御機構を示す。説明は特定フル
ードコーキング(−ガス化)装置に対する適用について
記載されるけれども、他の流動炭化水素転化及び分解装
置に対する適用は当業者により理解されよう。次の表2
、3及び4中の情報は制御機構中に使用される。(kl
d /時、°F、psi 及びpsigの単位はけ計算
により得られる。特定プラントに対する機器標識ID
No.が示される。)10フィードインジェクターがこ
の実施例における例示のために使用中であると仮定する
。装置特異的条件が使用中のフィードインジェクターの
実際の番号を指令するであろう。
【0065】
表 2
装置計装から入手できるプロセス情報 機器
ID
記 述
FC−F2005−IC
リアクター噴射水蒸気速度FC−F2004
−RC リアクター全フィー
ド速度FC−F2216−IC
リアクター生成物(HKCO)リサイクル速度FC
−F2224−IC ボトム
(スラリー1)リサイクル速度FC−F2203−I
全新フィード速度FC−T
2214−RC 全新フィー
ド温度FC−T2048−I
全新フィード温度FC−P2099−dRC
フィードインジェクターノズル圧力
降下 (A−J) FC−Z2099−I フ
ィードインジェクターノズルインサート位置 (A
−J) FC−P2005−dR リ
アクターライザー差圧FC−P2001−R
リアクター圧力降下
表 3 制御用計算
機により計算されるプロセス情報PMX 変数 ID
定 義
計 算
FC−X2000 全リサイクル対全フ
ィード比 (F2216+F222
4)/F2004FC−X2001 「スラリー
リサイクル対全フィード比 F2224/F2004
FC−X2002 HKCOリサイクル対全フ
ィード比 F2216/F2004 F
C−X2003 新フィード対全フィード比
F2203/F2004 FC−
X2004 全質量流量
F2005 +F22
03 +F2216
+F2224 FC−X2005
算出ノズル出口圧
P2005 +P2001 +14.7
FC−X2006 算出ノズル入口圧
X2005 +P20
99avgFC−P2099avg 平均ノズル圧力降
下 (P2099
A +P2099B+
P2099C+P2099D+
P
2099E+P2099F+
P2099G+P2099
H+
P2099I+P2099J)/10FC−X20
07 ノズル圧力比
X2006/X2005 FC
−X2008 平均フィード温度
(T2214+T2248
)/2FC−XVAPRF 算出蒸気フラクション
(XKFF/11.
6)*(0.01 +
(0.08/300)*(X20
08
−400)), GSK−
スペシフィックエスティメートFC−X
2009 算出HC蒸気速度
XVAPER* F220
3 FC−X2010 算出水蒸気密度
(((X200
6+X2005)/2)
* 18)/(10.73*
(X
2008 +460)),
lb/cfFC−X2011
算出HC蒸気密度
(((X2006+X2005)/2
)
* 300 *
(11.6/XKFF))/(10.7
3
* 0.95 * (X2008+
460)), lb
/cfFC−X2012 算出新フィード密度
62.4 * X
FFSG, lb/cf FC−X2013 算
出HKCO密度
62.4 * XHRSG, lb/cf
FC−X2014 算出ボトム密度
62.4 * X
BRSG, lb/cf FC−X2015 水
蒸気体積
F2005/X2010 FC−X2016
HC蒸気体積
X2009/X2011 FC
−X2017 FF液体体積
(F2203−X
2009)/X2012 FC−X2018 H
KCO体積
F2216/X2013 FC−X2
019 ボトム体積
F2224/X2014
FC−X2020 全体積
X2015
+X2017 +X2017
+X2018 +X2
019 FC−X2021 2相混合物密度
(X2015
/X2020)*
X2010+
(X2016/X2020)
*
X2011+
(X2017/X2020)*
X2012+
(X20
18/X2020)*
X2013+
((X2019/X202
0)*
X2014,lb/cfFC−X2022
蒸気相密度
(X2015/X2020)*
X2010
+
(X
2016/X2020)*
X2011,lb/cfFC
−X2023 「y」
(X2009 +
F2005)/
X2004+FC−X2024
「B」
X2023 **−0.49FC−X2
025 音速
68 * (X2
024/X2021)*
((XCPCV *
((X2005
+X2006)/2)
* X2022)**0.5)
FC−X2026 スロート平均速度
X2020/(3600
*
XTONAREA)可変XTONAREAは全ノズル
流れ面積、平方フィト、である。各ノズル中のノズルイ
ンサートの個々の位置はスロート中の流れ面積がノズル
形状に対して計算されることを可能にするであろう。次
いで全流れ面積が使用中のアクチブノズルの数を基にし
て計算される。
表 2
装置計装から入手できるプロセス情報 機器
ID
記 述
FC−F2005−IC
リアクター噴射水蒸気速度FC−F2004
−RC リアクター全フィー
ド速度FC−F2216−IC
リアクター生成物(HKCO)リサイクル速度FC
−F2224−IC ボトム
(スラリー1)リサイクル速度FC−F2203−I
全新フィード速度FC−T
2214−RC 全新フィー
ド温度FC−T2048−I
全新フィード温度FC−P2099−dRC
フィードインジェクターノズル圧力
降下 (A−J) FC−Z2099−I フ
ィードインジェクターノズルインサート位置 (A
−J) FC−P2005−dR リ
アクターライザー差圧FC−P2001−R
リアクター圧力降下
表 3 制御用計算
機により計算されるプロセス情報PMX 変数 ID
定 義
計 算
FC−X2000 全リサイクル対全フ
ィード比 (F2216+F222
4)/F2004FC−X2001 「スラリー
リサイクル対全フィード比 F2224/F2004
FC−X2002 HKCOリサイクル対全フ
ィード比 F2216/F2004 F
C−X2003 新フィード対全フィード比
F2203/F2004 FC−
X2004 全質量流量
F2005 +F22
03 +F2216
+F2224 FC−X2005
算出ノズル出口圧
P2005 +P2001 +14.7
FC−X2006 算出ノズル入口圧
X2005 +P20
99avgFC−P2099avg 平均ノズル圧力降
下 (P2099
A +P2099B+
P2099C+P2099D+
P
2099E+P2099F+
P2099G+P2099
H+
P2099I+P2099J)/10FC−X20
07 ノズル圧力比
X2006/X2005 FC
−X2008 平均フィード温度
(T2214+T2248
)/2FC−XVAPRF 算出蒸気フラクション
(XKFF/11.
6)*(0.01 +
(0.08/300)*(X20
08
−400)), GSK−
スペシフィックエスティメートFC−X
2009 算出HC蒸気速度
XVAPER* F220
3 FC−X2010 算出水蒸気密度
(((X200
6+X2005)/2)
* 18)/(10.73*
(X
2008 +460)),
lb/cfFC−X2011
算出HC蒸気密度
(((X2006+X2005)/2
)
* 300 *
(11.6/XKFF))/(10.7
3
* 0.95 * (X2008+
460)), lb
/cfFC−X2012 算出新フィード密度
62.4 * X
FFSG, lb/cf FC−X2013 算
出HKCO密度
62.4 * XHRSG, lb/cf
FC−X2014 算出ボトム密度
62.4 * X
BRSG, lb/cf FC−X2015 水
蒸気体積
F2005/X2010 FC−X2016
HC蒸気体積
X2009/X2011 FC
−X2017 FF液体体積
(F2203−X
2009)/X2012 FC−X2018 H
KCO体積
F2216/X2013 FC−X2
019 ボトム体積
F2224/X2014
FC−X2020 全体積
X2015
+X2017 +X2017
+X2018 +X2
019 FC−X2021 2相混合物密度
(X2015
/X2020)*
X2010+
(X2016/X2020)
*
X2011+
(X2017/X2020)*
X2012+
(X20
18/X2020)*
X2013+
((X2019/X202
0)*
X2014,lb/cfFC−X2022
蒸気相密度
(X2015/X2020)*
X2010
+
(X
2016/X2020)*
X2011,lb/cfFC
−X2023 「y」
(X2009 +
F2005)/
X2004+FC−X2024
「B」
X2023 **−0.49FC−X2
025 音速
68 * (X2
024/X2021)*
((XCPCV *
((X2005
+X2006)/2)
* X2022)**0.5)
FC−X2026 スロート平均速度
X2020/(3600
*
XTONAREA)可変XTONAREAは全ノズル
流れ面積、平方フィト、である。各ノズル中のノズルイ
ンサートの個々の位置はスロート中の流れ面積がノズル
形状に対して計算されることを可能にするであろう。次
いで全流れ面積が使用中のアクチブノズルの数を基にし
て計算される。
【0066】スロート速度は音速に比較される。スロー
ト速度が音速の65%より大きければ音速流圧降下式が
流量係数(「CF」)の計算に使用される。スロート速
度が音速の65%未満であれば亜音速流式が流量係数の
計算に使用される。亜音速「CF」と次のとおり定義さ
れる: CF=((Ao * 2 * X2021
* X2026 * X2026)/P2099avg
) ** 0.5音速「CFは次のとおり定義される: CF=((Bo * 2 * X2021
* X2026 * X2025)/P2099avg
) ** 0.5Ao 及びBo は各個々のノズル設
計に対して経験的に決定されねばならない定数である。
ト速度が音速の65%より大きければ音速流圧降下式が
流量係数(「CF」)の計算に使用される。スロート速
度が音速の65%未満であれば亜音速流式が流量係数の
計算に使用される。亜音速「CF」と次のとおり定義さ
れる: CF=((Ao * 2 * X2021
* X2026 * X2026)/P2099avg
) ** 0.5音速「CFは次のとおり定義される: CF=((Bo * 2 * X2021
* X2026 * X2025)/P2099avg
) ** 0.5Ao 及びBo は各個々のノズル設
計に対して経験的に決定されねばならない定数である。
【0067】
表 4
実行計画特異的情報
(ユニットオペレー
タにより供給) 「PMX」変
数ID 記
述 FC−XK
FF 新フィー
ド特性化係数 FC−XF
FSG 新フィー
ド比重 FC−XHRSG
HKCOリサイ
クル比重 FC−XBRS
G ボトムリサイ
クル比重次に、上に与えられた情報を用いるフロー制御
運転モードが記載される。全フィード流れ制御装置(F
−2004−RCで示される)が個々のフィードインジ
ェクターノズル制御装置をリセットし、有効な流れ面積
を開閉してより多いか又は少ない全フィードをリアクタ
ー中に通させる。流量係数パラメーター「CF」がオー
プンループ様式でモニターされ、良好な微粒化領域が維
持されていることを保証する。典型的にはオペレータが
ターゲット「CF」を維持する手段として噴射水蒸気速
度を操作するであろう。流量係数「CF」に対する制御
用計算機計算値がフィードインジェクター微粒化の性能
のより直接的な指標である。プロセスフィードインジェ
クター圧力降下の読みがフィードインジェクター微粒化
の総指標であるが、しかし多くのプロセス因子がこの読
みに影響を及ぼすことができ、影響を及ぼすであろう。 亜音速又は音速フィートインジェクター圧力降下式を流
量係数「CF」の計算に適用することにより、フィード
微粒化のより典型的な指標が得られる。これがよりイン
テリジェントな制御デシジョン及び影響に対するフレキ
シビリティーをフルードコーキング−ガス化プロセスに
適用してターゲット運転目的を達成させる。
表 4
実行計画特異的情報
(ユニットオペレー
タにより供給) 「PMX」変
数ID 記
述 FC−XK
FF 新フィー
ド特性化係数 FC−XF
FSG 新フィー
ド比重 FC−XHRSG
HKCOリサイ
クル比重 FC−XBRS
G ボトムリサイ
クル比重次に、上に与えられた情報を用いるフロー制御
運転モードが記載される。全フィード流れ制御装置(F
−2004−RCで示される)が個々のフィードインジ
ェクターノズル制御装置をリセットし、有効な流れ面積
を開閉してより多いか又は少ない全フィードをリアクタ
ー中に通させる。流量係数パラメーター「CF」がオー
プンループ様式でモニターされ、良好な微粒化領域が維
持されていることを保証する。典型的にはオペレータが
ターゲット「CF」を維持する手段として噴射水蒸気速
度を操作するであろう。流量係数「CF」に対する制御
用計算機計算値がフィードインジェクター微粒化の性能
のより直接的な指標である。プロセスフィードインジェ
クター圧力降下の読みがフィードインジェクター微粒化
の総指標であるが、しかし多くのプロセス因子がこの読
みに影響を及ぼすことができ、影響を及ぼすであろう。 亜音速又は音速フィートインジェクター圧力降下式を流
量係数「CF」の計算に適用することにより、フィード
微粒化のより典型的な指標が得られる。これがよりイン
テリジェントな制御デシジョン及び影響に対するフレキ
シビリティーをフルードコーキング−ガス化プロセスに
適用してターゲット運転目的を達成させる。
【0068】プロセス外乱を最小化するため、この実施
例において使用される10個のフィードインジェクター
ノズルを対向対のノズルを単位として動かすことにより
ランプ開閉させることができる(組合せは典型的には次
のとおりであろう:A/F、B/G、C/H、C/I、
及びE/J)。36〜80%のストローク範囲において
、各対のインジェクターがフィード速度変化に応答して
一度に最大約10%ストローク移動されるであろう。 この10%増分は同時に操作される全ノズルスコート面
積の約2.7 %に相当する。表5はこの方法を用いる
典型的な連続流れを面積変化を示す:
表 5
開 始
第 1 段
ノズルID ストローク、% スロート面積
ストローク、% スロート面積 A
36 5.629
46 4
.859 F 36
5.629 46
4.859 B
36 5.62
9 36
5.629 G 36
5.629 3
6 5.629 C
36 5.6
29 36
5.629 H 36
5.629
36 5.629 D
36 5.
629 36
5.629 I 36
5.629
36 5.629 E
36 5
.629 36
5.629 J 3
6 5.629
36 5.629
全スロート面積=56.29
54.75
第 2 段
第 3 段 ノズルID
ストローク、% スロート面積 ストローク
、% スロート面積 A
46 4.859
46 4.859
F 46
4.859 46
4.859 B
46 4.859
46 4.859
G 46
4.859 46
4.859 C
36 5.629
46 4.859
H 36
5.629 46
4.859 D
36 5.629
36 5.629
I 36
5.629 36
5.629 E
36 5.629
36 5.62
9 J 36
5.629 36
5.629
全スロート面積=53.21
51.67表5
は非常に正確な流れ面積制御を維持、操作してフィード
微粒化の所望レベルを達成できる方法を示す。前記事例
は装置に対する全フィード速度の変化又は使用される噴
射水蒸気のターゲット量の変化により起こされるフィー
ドインジェクターの制御されたランピングクローズの例
示である。フィードインジェクター流れ面積のランプオ
ープンには逆シーケンスが使用されるであろう。
例において使用される10個のフィードインジェクター
ノズルを対向対のノズルを単位として動かすことにより
ランプ開閉させることができる(組合せは典型的には次
のとおりであろう:A/F、B/G、C/H、C/I、
及びE/J)。36〜80%のストローク範囲において
、各対のインジェクターがフィード速度変化に応答して
一度に最大約10%ストローク移動されるであろう。 この10%増分は同時に操作される全ノズルスコート面
積の約2.7 %に相当する。表5はこの方法を用いる
典型的な連続流れを面積変化を示す:
表 5
開 始
第 1 段
ノズルID ストローク、% スロート面積
ストローク、% スロート面積 A
36 5.629
46 4
.859 F 36
5.629 46
4.859 B
36 5.62
9 36
5.629 G 36
5.629 3
6 5.629 C
36 5.6
29 36
5.629 H 36
5.629
36 5.629 D
36 5.
629 36
5.629 I 36
5.629
36 5.629 E
36 5
.629 36
5.629 J 3
6 5.629
36 5.629
全スロート面積=56.29
54.75
第 2 段
第 3 段 ノズルID
ストローク、% スロート面積 ストローク
、% スロート面積 A
46 4.859
46 4.859
F 46
4.859 46
4.859 B
46 4.859
46 4.859
G 46
4.859 46
4.859 C
36 5.629
46 4.859
H 36
5.629 46
4.859 D
36 5.629
36 5.629
I 36
5.629 36
5.629 E
36 5.629
36 5.62
9 J 36
5.629 36
5.629
全スロート面積=53.21
51.67表5
は非常に正確な流れ面積制御を維持、操作してフィード
微粒化の所望レベルを達成できる方法を示す。前記事例
は装置に対する全フィード速度の変化又は使用される噴
射水蒸気のターゲット量の変化により起こされるフィー
ドインジェクターの制御されたランピングクローズの例
示である。フィードインジェクター流れ面積のランプオ
ープンには逆シーケンスが使用されるであろう。
【0069】制御用計算機適用プログラムは若干異なる
形態に構成できる。全フィード流れ制御装置F−200
4−RCは直接フィードインジェクターアクチュエータ
、H−2099−IC(A〜J)に、又はF−2004
−RCをP−2099−dRC(A〜J)にカスケード
し、次にそれを個々のフィードインジェクターアクチュ
エータ、H−2099(A〜J)にカスケードできる層
化階層にカスケードできる。個々のアクチュエータ制御
装置及びPdRC計装を各フィードインジェクター上に
有するとフィードインジェクターシステムのオンストリ
ーム保守及び制御ループチューニングに対するフレキシ
ビリティーを与える。低コスト構成が少ない計器で可能
であり、前記構成の簡易化形に相当するであろう。
形態に構成できる。全フィード流れ制御装置F−200
4−RCは直接フィードインジェクターアクチュエータ
、H−2099−IC(A〜J)に、又はF−2004
−RCをP−2099−dRC(A〜J)にカスケード
し、次にそれを個々のフィードインジェクターアクチュ
エータ、H−2099(A〜J)にカスケードできる層
化階層にカスケードできる。個々のアクチュエータ制御
装置及びPdRC計装を各フィードインジェクター上に
有するとフィードインジェクターシステムのオンストリ
ーム保守及び制御ループチューニングに対するフレキシ
ビリティーを与える。低コスト構成が少ない計器で可能
であり、前記構成の簡易化形に相当するであろう。
【0070】図11及び図12は全リアクターフィード
処理目的に基づいてフィードインジェクタースロート面
積を変えるための典型的な制御用計算機アプリケーショ
ンプログラムの基本構造を略示する。それはインジェク
ターアクチュエータ、HIC:H−2099−IC
AにカスケードしたP−2099−dRC A、など
、を有する10個の可変スロートフィードインジェクタ
ーシステムを基にしている。P−2099−dRC(A
〜J)に対するオペレーター供給設定値はシステムの初
期化のための装置特異的実行計画に基づく。この設定値
はターゲットスプレー型と矛盾しない。算出流量係数「
CF」は実時間フレームで計算されよう。この「CF」
がフィード微粒化の指標として使用されるであろう。実
施例3前記実施例において、フルードコーキング(−ガ
ス化)プロセス制御機構が特定装置に対する適用が例示
され、プラントからの計器標識ID、などを使用する。 この適用は他の流動炭化水素転化及び分解プロセス装置
に同様に適用できるが、しかし装置特異的項目は適用の
最終機能形態及び任意の改造に関連する位置特異的コス
ト結果に影響を及ぼすかもしれない。
処理目的に基づいてフィードインジェクタースロート面
積を変えるための典型的な制御用計算機アプリケーショ
ンプログラムの基本構造を略示する。それはインジェク
ターアクチュエータ、HIC:H−2099−IC
AにカスケードしたP−2099−dRC A、など
、を有する10個の可変スロートフィードインジェクタ
ーシステムを基にしている。P−2099−dRC(A
〜J)に対するオペレーター供給設定値はシステムの初
期化のための装置特異的実行計画に基づく。この設定値
はターゲットスプレー型と矛盾しない。算出流量係数「
CF」は実時間フレームで計算されよう。この「CF」
がフィード微粒化の指標として使用されるであろう。実
施例3前記実施例において、フルードコーキング(−ガ
ス化)プロセス制御機構が特定装置に対する適用が例示
され、プラントからの計器標識ID、などを使用する。 この適用は他の流動炭化水素転化及び分解プロセス装置
に同様に適用できるが、しかし装置特異的項目は適用の
最終機能形態及び任意の改造に関連する位置特異的コス
ト結果に影響を及ぼすかもしれない。
【0071】前記制御機構は、油フィードがリアクター
の長さに沿う特定地点に導入される「単段」リアクター
構成に基づく。この機構はまた油フィードをリアクター
の長さに沿う数地点で導入する「多段」リアクター構成
に適用できる。「多段」構成に適用するとき種々のハイ
ブリッド制御構成が可能になる。表6中のマトリックス
は4つの異なる制御機構を2段リアクター構成に最適に
適用できる方法を示す。2段以上には非常に大きいマト
リックスが適当である。2段システムは適当な商業的構
成と考えられ、3段は経済に依存する可能な商業的「拡
大事例」である。4つの異なる制御機構は典型的には次
のように定義ささる:(1)全フロー制御、(2)リア
クター温度制御、(3)炭素及び熱収支制御、及び(4
)収量選択率/品質制御。
の長さに沿う特定地点に導入される「単段」リアクター
構成に基づく。この機構はまた油フィードをリアクター
の長さに沿う数地点で導入する「多段」リアクター構成
に適用できる。「多段」構成に適用するとき種々のハイ
ブリッド制御構成が可能になる。表6中のマトリックス
は4つの異なる制御機構を2段リアクター構成に最適に
適用できる方法を示す。2段以上には非常に大きいマト
リックスが適当である。2段システムは適当な商業的構
成と考えられ、3段は経済に依存する可能な商業的「拡
大事例」である。4つの異なる制御機構は典型的には次
のように定義ささる:(1)全フロー制御、(2)リア
クター温度制御、(3)炭素及び熱収支制御、及び(4
)収量選択率/品質制御。
【0072】
表 6
制御機構マトリックス−2段リアクター構成
(標識数字は前記
制御機構を示す) 事 例 1 2
3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14ステー
ジA 1 1 1 1 2 2
2 2 3 3 3 3
4 4ステージB 1 2 3
4 1 2 3 4 1
2 3 4 1 2 事 例
15 16 17 18 19 2
0 21 22 23 24 25 26
27 28ステージA 4 4 2
3 4 1 3 4 1
2 4 1 2 3ステージB
3 4 1 1 1 2
2 2 3 3 3 4
4 4多段リアクター構成に対し商業的設備はおそ
らく、前記28の可能な構成の任意の1つにおける運転
に対するフレキシビリティーを与えるのに必要な計装を
備えるであろう。種々の実行計画特異的及び経済特異的
項目が一定の運転事例を他より有利にする傾向があるが
、しかし28の可能な事例のどれがすべての可能な操作
シナリオ下に最も魅力的であるかを予報することは困難
であろう。
表 6
制御機構マトリックス−2段リアクター構成
(標識数字は前記
制御機構を示す) 事 例 1 2
3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14ステー
ジA 1 1 1 1 2 2
2 2 3 3 3 3
4 4ステージB 1 2 3
4 1 2 3 4 1
2 3 4 1 2 事 例
15 16 17 18 19 2
0 21 22 23 24 25 26
27 28ステージA 4 4 2
3 4 1 3 4 1
2 4 1 2 3ステージB
3 4 1 1 1 2
2 2 3 3 3 4
4 4多段リアクター構成に対し商業的設備はおそ
らく、前記28の可能な構成の任意の1つにおける運転
に対するフレキシビリティーを与えるのに必要な計装を
備えるであろう。種々の実行計画特異的及び経済特異的
項目が一定の運転事例を他より有利にする傾向があるが
、しかし28の可能な事例のどれがすべての可能な操作
シナリオ下に最も魅力的であるかを予報することは困難
であろう。
【図1】本発明を適用できるフルードコーキング(−ガ
ス化)装置の1態様の略図である。
ス化)装置の1態様の略図である。
【図2】本発明によるフィード流制御システムを含む炭
化水素転化及び分解ライザーリアクターの流れ図である
。
化水素転化及び分解ライザーリアクターの流れ図である
。
【図3】本発明によるフィード流制御システムを含む炭
化水素転化及び分解流動床リアクターの流れ図である。
化水素転化及び分解流動床リアクターの流れ図である。
【図4】本発明の1観点による可変スロートリアクター
フィードインジェクター装置の略図である。
フィードインジェクター装置の略図である。
【図5】図4中のフィードインジェクターのノズル微粒
化調整装置部分のより詳細な略図である。
化調整装置部分のより詳細な略図である。
【図6】図5のノズル微粒化調整装置のプレミキサー部
の正面図である。
の正面図である。
【図7】可変スロート収検フィードノズル配列内に位置
するノズル微粒化調整装置をより詳細に示す図である。
するノズル微粒化調整装置をより詳細に示す図である。
【図8】図4に示される型の可変スロート収検ファンフ
ィードインジェクターのノズル部に対するパーセントス
トローク対流れ面積の典型的なグラフである。
ィードインジェクターのノズル部に対するパーセントス
トローク対流れ面積の典型的なグラフである。
【図9】炭化水素転化及び分解リアクターのライザー部
又はリアクター流動床部の壁に取付けて示される図2及
び図3に示したフィードインジェクターの略図である。
又はリアクター流動床部の壁に取付けて示される図2及
び図3に示したフィードインジェクターの略図である。
【図10】典型的なフィードインジェクター小滴大きさ
分布及び小滴速度分布のグラフである。
分布及び小滴速度分布のグラフである。
【図11】実施例2による本発明の好ましい態様を実施
するためのコンピュータ適用プログラムを示す流れ図(
前半)である。
するためのコンピュータ適用プログラムを示す流れ図(
前半)である。
【図12】実施例2による本発明の好ましい態様を実施
するためのコンピュータ適用プログラムを示す流れ図(
後半)である。
するためのコンピュータ適用プログラムを示す流れ図(
後半)である。
1 リアクター
1A 反応帯域
1B ストリッピング帯域
12 加熱装置
13、32 ガス−固体分離装置
16 スクラバー精留塔部
27 ガス化装置再生帯域
63 流れモニター装置
64 流れ装置制御
66 フィードインジェクター制御装置68 圧力
制御装置 78、221 アクチュエータ 99 リアクターフィード−インジェクター100
微粒化調整装置 102 ノズル先端 106 微粒化調整部材 107、109 プレミキサー 108 末端先端部 111 プロセス配管 114 水蒸気油流体入口 115 隔離弁
制御装置 78、221 アクチュエータ 99 リアクターフィード−インジェクター100
微粒化調整装置 102 ノズル先端 106 微粒化調整部材 107、109 プレミキサー 108 末端先端部 111 プロセス配管 114 水蒸気油流体入口 115 隔離弁
Claims (12)
- 【請求項1】 炭化水素質フィードが少くとも1つの
フィードインジェクターを通してプロセスの反応帯域中
へ導入され、フィードインジェクター又はその部分を横
切る圧力降下ΔPに基づく信号がモニターされ、前記フ
ィードインジェクターによる前記フィードの微粒化が所
望の微粒化度を達成するために前記信号に応答して制御
される、流動炭化水素転化及び分解プロセスを制御する
方法。 - 【請求項2】 圧力降下ΔPが流動炭化水素転化及び
分解帯域中へ導入されたフィードの平均フィード小滴大
きさ、小滴大きさ分布及び(又は)スプレー型を生じ、
微粒化がフィードインジェクターのスロート部を横切る
断面流れ面積の変更により制御される、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 微粒化がフィードインジェクターに対
するフィードの上流の性質の変動を補償するために調整
される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 フィード流制御がフィードインジェク
ター制御にカスケードされる、請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 微粒化度が、所与収率及び(又は)選
択率目的のために最適化される予め選択された設定値に
より決定される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 予め選択された設定値が所与フィード
物質及びその物理的性質の1つに対して最適化され、微
粒化が実時間で変動される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 圧力制御装置に対する設定値が、ノズ
ル圧力変化とフィードインジェクターのスロート部の断
面流れ面積を変化させる部材の位置との間の関係を決定
するために各フィードインジェクターに対して構成され
たフィールド校正曲線に基づいて選択される、請求項5
に記載の方法。 - 【請求項8】 フィールド校正データが、圧力制御信
号に基づいてノズルスロートインサートの位置を変化さ
せたアクチュエータに信号を送るアプリケーションプロ
グラム中へ組込まれる、請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 リアクターの壁に連結され、前記リア
クターの壁に取り付けられている間にフィードの微粒化
を調整できる少くとも1つのフィードインジェクターを
含み、さらに、フィードインジェクターを横切る圧力降
下ΔPに基づく信号を生ずる装置及び前記フィードイン
ジェクターにより生ずるフィード微粒化の調整により前
記信号に応答する制御装置を含む流動炭化水素転化及び
分解反応装置。 - 【請求項10】 さらに、ΔPに基づく信号を、予め
選択された設定値に基づく他の信号に比較し、前記第1
及び第2信号の間の差を減少させるように微粒化を調整
する装置を含む、請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 さらに、少くとも1つのフィードイ
ンジェクターに対する全流れをモニターしてそれに基づ
く他の信号を生ずる装置、及び前記の他の信号を制御装
置にカスケードする装置を含む、請求項9に記載の装置
。 - 【請求項12】 ボディーの位置を圧力降下に基づく
信号に応答して変化させるアクチュエータに信号を送る
ためのアプリケーションプログラムを含む、請求項11
に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US54847490A | 1990-07-03 | 1990-07-03 | |
| US548474 | 1990-07-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04226591A true JPH04226591A (ja) | 1992-08-17 |
Family
ID=24188997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16314491A Pending JPH04226591A (ja) | 1990-07-03 | 1991-07-03 | 新規フィード噴射システムを含む流動炭化水素転化及び分解装置並びに方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0465157B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04226591A (ja) |
| CA (1) | CA2043454A1 (ja) |
| DE (1) | DE69111318T2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116324279B (zh) * | 2020-07-06 | 2026-03-17 | 沙特基础工业公司(Sabic)全球技术有限公司 | 用于烃转化的方法和反应器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4434049A (en) * | 1982-03-17 | 1984-02-28 | Dean Robert R | Residual oil feed process for fluid catalyst cracking |
| US4793913A (en) * | 1983-02-04 | 1988-12-27 | Chevron Research Company | Method for liquid feed dispersion in fluid catalytic cracking systems |
| US4650566A (en) * | 1984-05-30 | 1987-03-17 | Mobil Oil Corporation | FCC reactor multi-feed nozzle system |
| US4575414A (en) * | 1984-08-29 | 1986-03-11 | Phillips Petroleum Company | Method for mixing of fluidized solids and fluids |
| FR2584732B1 (fr) * | 1985-07-10 | 1988-08-19 | Raffinage Cie Francaise | Procede et dispositif pour le craquage catalytique de charges d'hydrocarbures, avec controle de la temperature de reaction |
| CA2035933A1 (en) * | 1990-02-27 | 1991-08-28 | Exxon Research And Engineering Company | Fluid catalytic cracking unit and process comprising an improved feed injection system |
-
1991
- 1991-05-29 CA CA 2043454 patent/CA2043454A1/en not_active Abandoned
- 1991-06-28 DE DE1991611318 patent/DE69111318T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-28 EP EP19910305878 patent/EP0465157B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-03 JP JP16314491A patent/JPH04226591A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69111318T2 (de) | 1996-02-08 |
| EP0465157B1 (en) | 1995-07-19 |
| CA2043454A1 (en) | 1992-01-04 |
| DE69111318D1 (de) | 1995-08-24 |
| EP0465157A1 (en) | 1992-01-08 |
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